缓冲包装材料与运输包装件性能检测课件

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1、第四章第四章 缓冲包装材料与运输包装件缓冲包装材料与运输包装件性能检测性能检测第一节第一节 缓冲包装材料静态缓冲系数测试缓冲包装材料静态缓冲系数测试 一、实验目的一、实验目的1. 本实验可以用于评定在静载荷作用下缓冲材料的缓冲性能及其在流通过程中对内装物的保护能力。2. 进一步掌握缓冲系数的含义，学会用静态压缩实验测定材料缓冲系数的方法。二、实验原理和方法二、实验原理和方法 1实验原理 缓冲材料的静态缓冲系数测试是通过缓冲材料静态压缩实验实现的。通过对材料进行静态压缩实验， 从而计算出材料的缓冲系数，并做出材料的缓冲 系数最大应力（Cm）曲线。 在包装动力学中缓冲系数C定义为： （4-1) 式

2、中，C是材料的缓冲系数；是材料受到的压缩应力；u是材料 - 曲线下的积分面积，是缓冲垫变形时单位体积吸收的能量，即应变能，其计算公式见式（4-2）。 (4-2) 2绘制绘制C m 曲线的基本方法曲线的基本方法 通过静态压缩实验，首先得到材料的应力应变曲线，由此计算出不同应力水平情况下的单位体积变形能、缓冲系数，从而得到缓冲系数最大应力曲线（即Cm 曲线）。 测定缓冲系数测定缓冲系数C及绘制及绘制C m 曲线的基本程序如下：曲线的基本程序如下： 三、实验内容三、实验内容1掌握缓冲系数的含义和测量方法。2进行缓冲材料静态压缩实验，绘制材料应力应变曲线。3计算不同应力水平下的缓冲系数，绘制材料的缓冲

3、系数最大应力曲线（Cm曲线）。4实验结果分析与讨论。四、实验仪器设备四、实验仪器设备静态压缩实验设备可选用微机控制电子式万能试验机，或电子式压缩强度试验仪，或微机控制多功能实验台等。应力应变曲线和缓冲系数最大应力曲线可应用Origin等软件绘制。 五、实验样品五、实验样品1样品材料样品材料样品可为块状、片状、丝状、粒状以及成型件等缓冲材料，不适用于金属弹簧及防震橡胶。如发泡聚苯乙烯、发泡聚乙烯、蜂窝纸板或瓦楞纸板等。2实验样品的取样实验样品的取样实验样品应在放置24h以上的成品中抽取。当其尺寸不能达到规定的要求时，允许在与生产条件相同的条件下专门制造实验样品。3实验样品的尺寸实验样品的尺寸实验

4、样品为规则的直方体形状。上、下底的面积至少为10cm10cm。实验样品的厚度应不小于2.5cm（当厚度小于2.5 cm时允许叠放使用）。4实验样品的数量实验样品的数量一组实验样品的数量应不少于5件。5实验样品的测量实验样品的测量（1）长度和宽度分别沿实验样品的长度和宽度方向，用精度不低于0.05 mm 的量具测量两端及中间三个位置的尺寸。分别求出平均值，并精确到0.1mm。（2）厚度在实验样品的上表面上放置一块平整的刚性平板，使实验样品受到0.200.02 kPa的压缩载荷。30s后在加载状态下用精度不低于0.05mm 的量具测量四角的厚度。求出平均值，并精确到0.1 mm。 （3）密度 用感

5、量为0.01g 以上的天平称量实验样品的质量， 并记录该测定值。 按式（4-3）计算实验样品的密度：式中， 实验样品的密度，g/cm3；L 实验测得样品的长度，cm；W 实验测得样品的宽度，cm；T 实验测得样品的厚度，cm；m 实验样品的质量，g。（4-3） 六、实验步骤六、实验步骤1静态压缩实验静态压缩实验用微机控制电子式万能试验机或其它压缩仪器设备，对实验样品进行压缩加载，如果是丝状、粒状等实验样品，可以利用压缩箱进行实验。上压板的压缩移动速度为12 3mm/min，接近于静压力，随着压力的不断增加，缓冲材料的厚度不断减少，变形量不断增加，得到应力应变曲线。2缓冲系数曲线的绘制缓冲系数曲

6、线的绘制 利用应力应变曲线计算出静态缓冲系数，然后绘制出材料的缓冲系数最大应力曲线（Cm曲线）。曲线绘制步骤见实验原理和方法部分。 七、实验报告七、实验报告1.实验样品的详细说明，如材料的名称、种类、2. 形状、尺寸、密度、生产厂、牌号、出厂日期等；3. 实验日期、地点、实验小组成员。2. 实验样品的数量。3. 实验样品的预处理条件；实验时的温湿度条件。4. 实验设备的有关说明。5. 实验方法与原理。6. 每个实验样品的压缩应力应变曲线。7. 绘制出材料的缓冲系数最大应力(Cm)曲线。8. 实验现象、实验结果分析与讨论。第二节第二节 缓冲包装材料动态压缩实验缓冲包装材料动态压缩实验 一、实验目

7、的一、实验目的1. 动态实验比静态实验更接近于包装件实际受载情况，更能真实地反映材料的缓冲性能，因而用动态缓冲特性曲线设计缓冲包装精度会更高 。2. 通过对材料进行动态压缩实验，掌握动态压缩实验的原理、实验步骤和缓冲材料冲击试验机的使用方法，并绘出最大冲击加速度静应力（Gmst）曲线 。二、实验原理和方法二、实验原理和方法 1实验原理 图4-3 给出了缓冲材料动态压缩实验的示意图。重锤从预定跌落高度自由冲击缓冲包装材料试样，然后利用固定在重锤上的加速度传感器测量出冲击加速度时间曲线、冲击波形、冲击持续时间及最大加速度。 在不改变缓冲包装材料试样的厚度和跌落高度的情况下，只改变重锤的重量，则得到

8、一系列最大加速度和静应力。以静应力为横坐标、最大加速度为纵坐标，可得到缓冲包装材料的最大加速度静应力曲线。若保持跌落高度不变，仅改变缓冲包装材料的厚度，则可以得到对应于不同厚度的最大加速度静应力曲线簇。若保持缓冲包装材料的厚度不变，仅改变跌落高度，则可以得到对应于不同跌落高度的最大加速度静应力曲线簇。 图图4-3 缓冲材料动态压缩实验示意图缓冲材料动态压缩实验示意图 动态压缩实验中，最大加速度由固定于重锤上的加速度传感器直接测量，材料的静应力可由重锤的重量和试样受压面积确定，可以表示为：式中，W为重锤的重量；A为试样的受力面积。(4-4)三、实验内容三、实验内容1掌握缓冲材料冲击试验机的结构原

9、理和使用方法。2掌握动态压缩实验的原理、实验步骤。3绘出最大冲击加速度静应力（Gmst）曲线。4实验结果分析与讨论。 四、实验仪器设备四、实验仪器设备缓冲包装材料的动态缓冲特性测试系统如图4-5所示，它是由缓冲材料冲击试验机和测试系统两部分组成。 五、实验样品五、实验样品1样品材料、实验样品的取样、实验样品的尺寸和实验样品的测量要求与静态压缩实验完全相同。2按照国家标准GB/T 8167（包装用缓冲材料动态压缩试验方法）的要求，为了得到最大加速度-静应力曲线，要求通过试验至少测得该曲线上的5个点，再由这些点绘制出完整曲线。亦即冲击重锤的质量（冲击台质量砝码质量）至少需要改变5次。 为了避免试验

10、的随机性，曲线上的每个测试点，要至少选用5个试样为一组(本实验用1个试样)依次进行重复性试验，即每个测试点的取值是由一组试验结果所决的。因此，要绘制一条最大加速度静应力曲线至少需要准备25个试样（本实验用5个试样）。 六、实验准备六、实验准备1重锤质量的确定重锤质量的确定一般是通过经验或查阅有关资料确定。其原则是通过静应力大小的确定能够保证充分地显现最大加速度静应力曲线的特征，并能够准确地得到曲线的极小值。在设定了静应力值之后，便能确定出相对应的重锤质量。2跌落高度的确定跌落高度的确定有效跌落高度可按有关标准或流通中可能出现的跌落高度确定。由于冲击台与导柱之间存在摩擦，所以冲击台下落到接触试样

11、位置时的速度可能达不到应有的速度值。为此，在实验前先设定跌落高度为预定值，之后做若干次预跌落，同时测量冲击台的冲击速度，并根据测得的速度情况修正跌落高度，直到使冲击台冲击速度接近应有速度为止。 七、实验步骤七、实验步骤1将实验样品放置在试验机底座上，并使其中心与重锤的中心在同一垂线上。适当的固定实验样品（如采用双面胶带粘结固定），固定时应不使实验样品变形。丝状、粒状等实验样品，可以利用压缩箱进行试验。2使试验机的重锤设定为预定值，并从预定的跌落高度冲击实验样品，对一组5个试样（本实验用1个试样）依次进行冲击，且每个试样连续冲击五次，每次冲击脉冲的间隔不小于1min。记录下每个试样每次冲击的加速

12、度时间历程曲线（共5条曲线）。 取每个试样5次冲击的后4次冲击的最大加速度的平均值作为该试样的最大加速度值；最后取本组中各试样的最大加速度的平均值作为这组试样的最大加速度值，即得到了最大加速度静应力曲线上的一个测试点的最大加速度值。3为了精确地描绘出最大加速度-静应力曲线，应合理地选择 5种以上的重锤质量，并依次完成各组实验。4根据需要 ，可以改变实验样品的厚度以及等效跌落高度，用上述同样的方法进行实验，便可以得到对应于不同厚度的最大加速度静应力曲线簇和对应于不同跌落高度的最大加速度静应力曲线簇。 八、实验报告八、实验报告1.实验样品的详细说明，如材料的名称、种类、2. 形状、尺寸、密度、生产

13、厂、牌号、出厂日期等；实验日期、地点、实验小组成员。2. 实验样品的数量。3. 实验样品的预处理条件；实验时的温湿度条件。4. 实验设备的有关说明。5. 实验方法与原理。6. 每个实验样品的加速度一时间历程。7. 绘制最大加速度一静应力曲线，并标明实验时 的跌落高度。8. 实验现象、实验结果分析与讨论。第三节第三节 运输包装件跌落实验运输包装件跌落实验 一、实验目的一、实验目的1. 学习旋转臂式跌落试验机的结构与工作原理，以及使用方法；掌握运输包装件的跌落试验方法（GB/T4857.5、GB/T 4857.18）；评定运输包装件在受到垂直冲击时的耐冲击强度及包装对内装物的保护能力 。2. 通过

14、跌落试验还可以达到另一个目的，在没有确定流通环境的情况下，检验产品的包装所能承受多大的高度跌落而包装件不受损。 二、实验原理和方法二、实验原理和方法 用跌落试验机提起实验样品至预定高度，然后使其按预定状态自由落下，与冲击台面相撞 三、实验内容三、实验内容1学习旋转臂式跌落试验机的结构与工作原理，以及使用方法。2按预定跌落高度对运输包装件进行跌落试验，评定运输包装件在受到垂直冲击时的耐冲击强度及包装对内装物的保护能力。3变换跌落高度，对运输包装件进行跌落试验，检验产品的包装所能承受多大的高度跌落而包装件不受损。4实验结果分析与讨论。四、实验仪器设备和实验样品四、实验仪器设备和实验样品实验设备主要

15、包括包装件跌落试验机，冲击信号测量采集与处理系统。实验样品可选择低值电子产品或水果等包装件，每组3件（用于面、角、棱跌落）。 图4 - 6是一种广泛使用的旋转臂式跌落试验机。箱体由链条带动并沿立柱垂直升降，升降高度由测量仪表显示。试验开始，试件随箱体提升到规定高度；到达规定高度后，旋转臂突然下降，脱离试件并摆动收缩，让开试件，使试样保持平直姿态跌落于冲击台面之上，以形成冲击。常用的旋转臂式跌落试验机的跌高范围为300-1500mm ，允许实验样品最大重量为100kg。 五、跌落高度的确定五、跌落高度的确定跌落高度的确定通常可采用两种方法：一是经验公式，二是标准量值法。经验公式是指，在人工装卸中

16、，包装件的跌落高度与重量有如下关系，它适用于16 kg以上的包装件： 式中h跌落高度，cm；W包装件重量，kg。（4-5）标准量值法，就是根据我国、日本、美国等一些国家的标准，以及一些产品的行业标准来确定跌落高度值。 表表 4-2 参考跌落高度参考跌落高度运运输方式方式包装件包装件质量（量（kg）跌落高度（跌落高度（mm）公路运公路运输 10800铁路运路运输10 20600空运空运20 3050030 4040040 5030050 100200 100100水运水运 15100015 3080030 4060040 4550045 50400 50300注：来源于注：来源于GB/T 485

17、7.18-92 六、实验步骤六、实验步骤1按GB/T 4857.17（编制运输包装件试验大纲的一般原理）的要求准备实验样品。2按GB/T 4857.1（运输包装件试验时各部位的标示方法）的要求对实验样品各部位进行编号。3按GB/T 4857.2（运输包装件温湿度调节处理）的要求选定一种条件对实验样品进行温湿度预处理。试验应在与预处理相同的温湿度条件下进行。如果达不到相同条件，则必须在尽可能相近的大气条件下进行试验，在实验样品离开预处理条件5min之内开始试验。（当实验条件不具备时，此步骤可省略）4按GB/ T4857.18（编制运输包装件试验大纲的定量数据）规定选择试验跌落高度，可根据产品重量

18、、最大尺寸范围、运输条件，由表格直接查到跌落高度值（见表4-2）。 5提起实验样品至所需的跌落高度位置，并按预定状态将其支撑住。 提起高度与预定高度之差不得超过预定高度的 2%。跌落高度是指准备释放时实验样品的最低点与冲击台面之间的距离。6按下列预定状态，释放实验样品：（1）面跌落时，使实验样品的跌落面与水平面之间的夹角最大不超过2；（2）棱跌落时，使跌落的棱与水平面之间的夹角最大不超过2，实验样品上规定面与冲击台面夹角的误差不大于5或夹角的10%（以较大的数值为准），使实验样品的重力线通过被跌落的棱；（3）角跌落时，实验样品上规定面与冲击台面之间的夹角误差不大于5或此夹角的10%（以较大的数

19、值为准），使实验样品的重力线通过被跌落的角； （4）无论何种状态和形状的实验样品，都应使实验样品的重力线通过被跌落的面、线、点。7试验后按有关标准或规定检查包装及内装物的损坏情况，并分析试验结果。8如果想要检验产品的包装所能承受的最大跌落高度（包装件破损的临界跌落高度），则按以下步骤进行。从一个较低的跌落高度开始进行跌落试验，然后逐渐增加跌落高度，再进行跌落试验，每次跌落试验后都按有关标准或规定检查包装及内装物的损坏情况，直到将跌落高度升高到使跌落后的包装或内装物破损为止。那么此跌落高度就可认为是包装件在流通中所能承受的最大跌落高度。 七、实验报告七、实验报告1.详细说明：内装物的名称、规格、

20、型号、数量2.等；包装容器的名称、尺寸、结构和材料规格；3.附件、缓冲衬垫、支撑物、固定方法、封口、捆4.扎状态及其他防护措施。2. 实验样品的数量和质量和内装物的质量，以千克计。3. 实验样品的预处理条件；实验场所的温湿度条件。4. 实验所用设备类型。5. 详细说明实验时实验样品的放置状态；跌落顺序、跌落次数；跌落高度，以毫米计。6. 实验结果的记录，以及在实验中观察到的任何有助于正确解释实验结果的现象。7. 说明所用实验方法与国家标准的差异，实验日期、地点、实验小组成员。8. 实验现象、实验结果分析与讨论。第四节第四节 运输包装件抗压和堆码实验运输包装件抗压和堆码实验 一、实验目的一、实验

21、目的1. 学习压力试验机的结构与工作原理，以及使用方法；掌握采用压力试验机进行抗压和堆码试验的方法。2. 本实验可用于评定运输包装件在受到压力时的耐压强度及包装对内装物的保护能力。二、实验原理和方法二、实验原理和方法 将样品放置于压力试验机的压板之间，然后选其中任一方法：1 在抗压实验的情况下，进行加压直至实验样品损坏或达到预定载荷和位移值时为止。2在堆码实验的情况下，施加预定载荷直至实验样品损坏或持续到预定的时间为止。 三、实验内容三、实验内容1掌握压力试验机的结构与工作原理，以及使用方法。2应用压力试验机对运输包装件进行抗压实验，评定运输包装件在受到压力时的抗压强度及包装对内装物的保护能力

22、。3应用压力试验机对运输包装件进行堆码实验，评定运输包装件在受到压力时的抗压强度及包装对内装物的保护能力。4实验结果分析与讨论。 四、实验仪器设备四、实验仪器设备实验设备主要为压力试验机，按控制方式不同，一般分为伺服控制压力试验机和开环控制压力试验机。图4-7是台湾高铁（东莞）检测仪器有限公司生产的GT-7001-DS型伺服控制包装容器耐压试验机。试验机工作时，下压板固定不动，上压板通过电动机驱动和机械传动以预定的速度向下匀速移动对实验样品施加压力。该试验机最大压力为5吨，台面尺寸为1.5m1.5m，具有电脑闭环控制功能，大大提高了设备性能。国家标准GB/T4857.42008规定实验时加载速

23、度设定为一个或两个压板以103 rnmmin的相对速度匀速移动施加压力。但是，对于金属桶或木箱等包装件，可能需要使用较低的速度来防止最大荷载超过预定载荷值。 五、实验样品的准备五、实验样品的准备将预装物（产品）装入实验样品（包装容器）中，并按发货时的正常封装程序对包装件进行封装。如果使用的是模拟内装物，其尺寸和物理性质应尽可能接近于预装物的尺寸和物理性质。如有可能，实验样品的数量最好为5件。实验样品尺寸的测量：要求准确度达到1 mm。实验样品的温湿度预处理：如果实验室具备条件，应按GB/T4857.2的要求选定一种条件对实验样品进行温湿度预处理。实验应在与预处理相同的温湿度条件下进行，而温湿度

24、条件是按照实验样品的材料或用途选定的。如果达不到相同条件，则应在尽可能相近的大气条件下进行实验。 六、实验步骤六、实验步骤1抗压实验抗压实验（1）将包装与其内装物分别称量，然后填满包装，测量其外部尺寸。（2）将实验样品按预定状态放置于压力试验机的下压板中心。当载荷未施加到实验样品的整个表面时，为了模拟实验样品在运输过程中的受压情况，应在实验样品与压力机压板之间插入适当的仿模楔块。（3）通过压力试验机的压板以适当的加载速度（通常取103 rnmmin）对实验样品施加载荷，直至达到预定值或在达到预定值之前实验样品出现损坏现象为止，加载时不应出现超过预定峰值的现象。如果实验样品先发生损坏，记录下此时

25、达到的载荷数值。 在测量变形时，应设定一个初始载荷作为基准点，基准点除非另外说明，否则应按表1中给出的初始载荷基准点记录。平均压缩载荷（N）初始载荷（N）101200102011000251001200010020011000025010001200001000200011000002500注：来源于注：来源于GB/T4857.42008表表 4-3 初始载荷初始载荷 （4）如果需要，在预定时间内保持预定载荷，或直到实验样品损坏为止。如果实验样品先发生损坏，记录下经过的时间。（5）移开压板卸除载荷，检查实验样品（指包装容器），如果发生损坏，测量出它的尺寸，并且检查内装物是否损坏。（6）如果需要

26、测定实验样品（指包装容器）的对角和对棱受外界压力载荷时的耐压能力，用上下压板均不能自由倾斜的试验机，按照上面（1）至（5）的程序操作即可。 2堆码实验堆码实验（1）加载方法方法1：包装件组该组包装件的每一件应与实验中的实验样品完全相同。包装件的数目应以其总质量达到合适的载荷量而定。方法2：自由加载平板，称为自由载荷该平板应能连同适当的载荷一起，在实验样品上自由地调整达到平衡。载荷与加载平板可以是一个整体。 加载平板的中心置于实验样品顶部的中心，其尺寸至少应较包装件的顶面各边大出100mm。该板应足够坚硬在完全承受载荷下不变形。 方法3：导向加载平板，称为导向载荷采用导向措施使该平板的下表面能连

27、同适当的载荷一起始终保持水平。加载平板居中置于实验样品顶部时，其各边尺寸至少应较包装件的顶面各边大出100mm。该板应足够坚硬在完全承受载荷下不变形。（2）进行实验样品的堆码实验，三种加载方法的一种施加静载荷。其实验过程按抗压实验所述步骤（1）至（3）进行实验，在预定时间内保持预定载荷，或保持预定载荷直到实验样品损坏为止。如果实验样品先发生损坏，记录下经过的时间。（3）移开压板卸除载荷，检查实验样品，如果发生损坏，测量出它的尺寸，并且检查内装物是否损坏。 （4）在实验过程中的任意时刻，都可能有必要对包装件的尺寸进行测量。（5）如有必要，可在上下压板间插入代表特定载荷条件的适当的仿模楔块。七、实

28、验报告七、实验报告1. 详细说明：包装容器的名称、尺寸、结构和材料规格、衬垫、支撑物、固定方法、封口、捆扎状态以及其他防护措施；内装物名称、规格、型号、数量等，如果使用的是模拟内装物，应予以详细说明。2. 实验物品数量。3. 预处理的温度、相对湿度和时间，实验场所的实验期间的温度、相对湿度。4. 实验时实验物品放置的状态。 5. 说明进行的抗压实验还是堆码实验。6. 所使用设备的类型，包括压力机是机械传动操作还是液压传动操作，以及两块压板是否是固定安装。7. 包装件上测量点的位置，以及在什么实验阶段上进行的这些测量。8. 所用仿模的形状和尺寸。9. 施加载荷的速度，施加载荷的大小(以牛顿为单位

29、)，以及实验样品的承载持续时间。10. 说明所用实验方法与国家标准的差异，实验日期、地点、实验小组成员。11. 实验结果的记录，及观察到的可以帮助正确解释实验结果的任何现象、所用实验方法对实验结果的影响。第五节第五节 运输包装件正弦定频振动实验运输包装件正弦定频振动实验 一、实验目的一、实验目的1. 学习电动振动台及控制器的结构与工作原理，以及使用方法；学习加速度信号采集与处理系统的使用方法； 2. 掌握运输包装件正弦定频振动试验方法（GB/T4857.72005）；评定运输包装件在正弦定频振动情况下的强度及包装对内装物的保护能力 。二、实验原理和方法二、实验原理和方法 对于正弦定频振动试验，

30、在预定的温湿度条件、试验持续时间、最大加速度、实验样品放置状态及固定方法等条件状态下，将实验样品置于振动台上经受振动。 必要时可在实验样品上添加一定载荷，以模拟运输包装件处于堆码底部条件下经受正弦振动环境的情况（见图4-8）。 三、实验内容三、实验内容1掌握电动振动台及控制器的结构与工作原理，以及使用方法。2掌握加速度信号采集与处理系统的使用方法。3掌握运输包装件正弦定频振动试验方法；评定运输包装件在正弦定频振动情况下的强度及包装对内装物的保护能力。4实验结果分析与讨论。 四、实验仪器设备四、实验仪器设备1振动台振动台振动台是进行振动试验的最主要设备，是运输包装件振动的输入设备。振动台的最大输

31、出位移、最大输出加速度（或者最大输出激振力）、负载能力（试件的最大质量）、使用频率范围、失真度、横向振动、均匀度等是振动台的重要性能指标。国内外生产振动台的主要厂家有：北京中元微型仪器公司；苏州试验仪器总厂；航天总公司702所；苏州东菱振动试验仪器有限公司；西安捷盛电子公司；日本IMV公司；日本吉田精机株式会社；美国MTS公司；美国LANSMONT公司。图4-9为某型号电动振动台和控制柜的外形图。 图4-9 电动振动台和控制柜的外形图 2电动振动台的结构和激振原理电动振动台的结构和激振原理 电动振动台种类很多，但基本结构一般都包括运动系统（动圈）、磁路系统、弹性支撑系统以及冷却系统等（如图4-

32、10所示）。 3电动振动台的控制系统电动振动台的控制系统电动振动台的控制系统框图如图4-11所示，控制系统分为三路，一路是励磁部分，产生恒定的磁场；另一路是激励部分，它主要由信号发生器和功率放大器等组成，其输出信号接到振动台的驱动线圈上，以使其产生频率和幅值均为可调的振动信号；第三路是测量部分。 五、实验准备五、实验准备1振动台上可配备围框振动台上可配备围框低围框：用以防止实验样品在实验中向两端和两侧移动。高围框或其他装置：用以防止加在实验样品上的载荷在振动时移位，以及用以模拟运输中包装件的固定方法的装置。2振动台振动位移和实验负荷的估计振动台振动位移和实验负荷的估计根据包装件的重量、运输过程

33、中的振动特性，使振动台具有合适的工作频率范围、合适的台面额定位移和额定实验负荷。 正弦定频振动实验时，振幅（最大位移）、峰值加速度及振动频率有如下关系：式中：a 振动加速度，m/s2；f 振动台振动频率，Hz；A 振动台振动的振幅，mm。例如，当振动频率在3Hz，振动台振动的振幅为5mm，时，则最大加速度为： （4-6） 3实验系统、实验样品的准备实验系统、实验样品的准备例如选用 1台DY-600-5型低频振动试验台，1个COMET型随机振动台监控系统，1个WS-U20316振动信号采集分析系统，1个恒温恒湿箱，3件由瓦楞纸箱、缓冲垫、低值电子产品构成的包装件。六、实验步骤六、实验步骤1. 按

34、GB/T 4857.17（编制运输包装件试验大纲的一般原理）的要求准备实验样品。实验样品的数量一般不少于3件。2. 按GB/T 4857.1（运输包装件试验时各部位的标示方法）的要求对实验样品各部位进行编号。 3. 按GB/T 4857.2（运输包装件温湿度调节处理）的要求选定一种条件对实验样品进行温湿度预处理。实验应在与预处理相同的温湿度条件下进行。如果达不到预处理条件，则必须在实验样品离开预处理条件5min之内开始实验。4. 将实验样品按预定的状态放置在振动台台面上。实验样品底面中心（或重心）与振动台台面中心的水平距离在10mm之内。实验样品可以固定在振动台上，也可以周围框围住。必要时可在

35、实验样品上添加载荷，其加载程序应符合GB/T4857.3（静载荷堆码试验方法）的规定。 5. 实验方法实验方法A：实验样品不与台面分离（1）操作振动台，产生可选范围在0.5g和1.0 g之间的加速度，并且使实验样品不与台面分离。（2）先选择一定（正负）峰值之间的位移（参见注解的图4-12)，然后在相应的频率范围内确定实验频率，产生在0.5 g 和1.0 g 之间的加速度值，进行实验。注：实验强度值的确定注：实验强度值的确定实验时，其振幅、峰值加速度及振动频率的关系可参见图4-12确定（GB/T 4857.7-2005），从中确定实验的振动频率和峰值加速度。 6. 实验方法实验方法B：实验样品从

36、台面分离（1）操作振动台，产生可选范围的加速度，该加速度可以使实验样品从台面分离从而引起相对冲击。（2）选择预定的振幅，开始使实验样品在2 Hz的频率下振动，并逐渐的提高频率，直到实验样品即将与振动台分离的状态为止。注：实验样品与振动台分离状态的定义注：实验样品与振动台分离状态的定义在实验期间，沿实验样品的底部，用1.5 mm到3.0mm厚，最小宽度为50mm的标准量具，在至少三分之一实验样品底面积的部分，该标准量具可以被插入，即被认为实验样品与振动台分离的状态。 7. 振动持续时间可按GB/T4857.18的规定选择（见表4-4）。即其基本值为20分钟；根据包装件在流通领域中路程长短的不同，

37、其他振动持续时间可按表1.2选为: 10分钟，40分钟，60分钟。8. 实验后按有关标准、规定检查包装及内装物的损坏情况，并分析实验结果。表表 4-4 振动持续时间振动持续时间振振动实验持持续时间(分分)运运输方式方式运运输路程或路程或时间正常运正常运输条件条件恶劣运劣运输条件条件10公路公路运运输时间小于小于1小小时恶劣运劣运输条件下条件下的振的振动持持续时间是正常运是正常运输条件条件下持下持续时间的的2倍倍铁路路运运输时间小于小于3小小时40公路公路运运输路程在路程在1000 1500公里以内公里以内铁路路运运输路程在路程在3000 4500公里以内公里以内60公路公路运运输路程超路程超过

38、1500公里公里铁路路运运输路程超路程超过4500公里公里来源：国家标准来源：国家标准GB/T 4857.18 七、实验报告七、实验报告1. 详细说明：包装容器的名称、尺寸、结构和材料的规格、附件、缓冲衬垫、支撑物、固定方法、封口 、捆扎状态及其他防护措施；内装物的名称、规格、型号、数量等，如果使用的是模拟内装物，应予以详细说明。2. 实验样品的数量。3. 预处理的温度、相对湿度和时间，实验场所的实验期间的温度、相对湿度。4. 实验时实验物品放置的状态，固定措施，是否使用了低围框或高围框。5. 实验样品和内装物的质量，以千克计。 6. 所使用实验设备的说明。7. 是否添加载荷，如果加有载荷说明

39、所加载荷的质量（以千克计），及实验样品承受载荷的持续时间。8. 振动台的振动方向、振幅、频率以及实验的持续时间。9. 使用的实验方法（方法A或方法B）。10. 说明所用实验方法，是否与国家标准有差异，实验日期、地点、实验小组成员。11. 实验结果的记录，及观察到的可以帮助正确解释实验结果的任何现象、所用实验方法对实验结果的影响。第六节第六节 运输包装件正弦变频振动实验运输包装件正弦变频振动实验 一、实验目的一、实验目的 掌握运输包装件正弦变频振动试验方法（GB/T4857.102005）；评定运输包装件和单元货物在正弦变频振动或共振情况下的强度及包装对内装物的保护能力 。二、实验原理和方法二、

40、实验原理和方法 l按预定状态将实验样品置于振动台台面上，在预定的时间内按规定的加速度值及扫频速率在3100Hz之间来回扫描。随后可在3100Hz之间的主共振频率的 10%范围内经受预定时间的振动。l必要时可在实验样品上添加一定载荷，以模拟运输包装件处于堆码底部条件下经受正弦振动环境的情况。 三、实验内容三、实验内容1掌握电动振动台及控制器的结构与工作原理，以及使用方法。2掌握加速度信号采集与处理系统的使用方法。3掌握运输包装件正弦变频振动试验方法；评定运输包装件和单元货物在正弦变频振动或共振情况下的强度及包装对内装物的保护能力。4实验结果分析与讨论。四、实验仪器设备四、实验仪器设备实验仪器设备

41、与正弦定频振动实验设备基本相同，但要求振动台具有变频功能；同时需要一套振动响应信号采集分析系统，用以监测实验物品的振动响应。五、实验准备五、实验准备1振动台根据实验需要可配备围框；配备用以模拟运输中包装件的固定方法的装置。2实验样品可选择由瓦楞纸箱、缓冲垫、低值电子产品构成的包装件，数量为3件。六、实验步骤六、实验步骤1. 按GB/T 4857.17（编制运输包装件试验大纲的一般原理）的要求准备实验样品。实验样品的数量一般不少于3件。2. 按GB/T 4857.1（运输包装件试验时各部位的标示方法）的要求对实验样品各部位进行编号。 3. 按GB/T 4857.2（运输包装件温湿度调节处理）的要

42、求选定一种条件对实验样品进行温湿度预处理。实验应在与预处理相同的温湿度条件下进行。如果达不到预处理条件，则必须在实验样品离开预处理条件5min之内开始实验。4. 将实验样品按预定的状态放置在振动台上，实验样品重心点的垂直位置应尽可能的接近实际振动台平台的几何中心。如果实验样品不固定在台面上，可以使用围栏。必要时可在实验样品上添加负载，其加载程序应符合GB/T 4857. 3（静载荷堆码试验方法）的规定。5. 按下列两种方法进行试验。方法方法A 使振动台作垂直振动，按下列要求进行变频实验：频率范围：3100Hz；重复扫描次数为：3 Hz 100Hz3 Hz，重复两次。扫频速率为：每分钟1/2个倍

43、频程。最大加速度：可根据不同的运输条件在2.5 1 m/s2、5 1 m/s2、7.5 1 m/s2中选择。使用加速度计测量时，要将加速度计尽可能紧贴到靠近包装件的振动台面上，但要有防护措施，以防止加速度计与包装件相接触。当存在水平振动分量时，由此分量引起的加速度峰值不应大于垂直分量的20%。方法方法B 按方法A的程序进行试验，在一个或多个完整的扫描周期内，采用一个合适的低加速度值（典型的在0.2g0.5g 范围内），做共振扫频，并记录在实验样品及振动台上的加速度值。在主共振频率的10%范围内进行共振实验。也可在第二和第三共振频率的10%范围内进行实验，振动持续时间为：在共振频率上停留l5分钟

44、。6. 试验后按有关标准、规定检查包装及内装物的损坏情况，并分析试验结果。七、实验报告七、实验报告1. 详细说明：包装容器的名称、尺寸、结构和材料的规格、附件、缓冲衬垫、支撑物、固定方法、封口 、捆扎状态及其他防护措施；内装物的名称、规格、型号、数量等，如果使用的是模拟内装物，应予以详细说明。2. 实验样品的数量。3. 预处理的温度、相对湿度和时间，实验场所的实验期间的温度、相对湿度。 4. 实验时实验样品放置的状态和约束方法，是否使用了低围框或高围框。5. 实验样品和内装物的质量，以千克计。6. 所使用实验设备的说明。7. 是否添加载荷，如果加有载荷说明所加载荷的质量（以千克计），及实验样品

45、承受载荷的持续时间。8. 振动持续时间，加速度和频率范围，如果使用方法B时，说明主共振频率及第二、第三共振频率。9. 说明所用实验方法，是否与国家标准有差异，实验日期、地点、实验小组成员。10.实验结果的记录，及观察到的可以帮助正确解释实验结果的任何现象、实验结果分析。第七节第七节 用冲击试验机测定产品的脆值用冲击试验机测定产品的脆值 一、实验目的一、实验目的 学习冲击试验台的结构与工作原理，以及使用方法；掌握用冲击试验机测定产品脆值的试验方法（GB/T150991994）；掌握冲击速度变化和临界加速度的确定方法 。二、实验原理和方法二、实验原理和方法 l按预定的状态将实验样品用夹具固定在试验

46、台上，用预定的冲击脉冲波形对实验样品进行实验强度逐渐增强的冲击实验，直至产品损坏。l实验中涉及的几个重要参量和曲线介绍如下： （1）临界加速度（Ac）产品受到冲击时，即将发生损坏时的最大加速度。对于不同的冲击方向，同一产品通常有不同的临界加速度。（2）临界速度（Vc）产品受到冲击时，即将发生损坏时的速度变化，对于不同的冲击方向，同一产品通常有不同的临界速度。（3）冲击速度变化的确定方法可用积分方法确定半正弦波及梯形波冲击脉冲的冲击速度变化。在脉冲波形上可以看出，加速度离开时间x轴经过一段时间后又回到x轴，将这段曲线下面的区域进行积分，其积分值即为冲击速度变化值（见图4-13和图4-14）。 （

47、4）损坏边界的确定方法图4-15 损坏坏边界曲界曲线产品对冲击的灵敏性取决于冲击脉冲的三个参量：冲击脉冲的波形、冲击速度变化和冲击脉冲的最大加速度。对于一个给定的产品，这三个参数关系可在损坏边界中表示（见图4-15）。 如果冲击脉冲的峰值加速度和速度变化落在阴影区域内，产品就发生损坏。对于大多数产品来说，在每个不同的冲击方向，其损坏边界是不同的。图4-15是按后面要进行的用冲击试验机测定产品脆值实验而得出的损坏边界曲线图例。在测定临界速度实验时，对实验样品进行半正弦波冲击实验。17次冲击是在同时增加跌落高度和加速度值时进行的。在第七次冲击时，产品发生了损坏。在第六次与第七次冲击值中间画出垂直的

48、临界速度线。在测定临界加速度时，利用梯形冲击脉冲对另外一个实验样品进行实验。冲击速度大于临界速度的2倍。逐渐增加冲击加速度值。在第十四次冲击时实验样品发生了损坏。在第十三次与第十四次冲击值中间画出水平的临界加速度线。 三、实验内容三、实验内容1掌握冲击试验台的结构与工作原理，以及使用方法。2掌握用冲击试验机测定产品脆值的实验方法。3掌握冲击速度变化和临界加速度的确定方法，并作 出破损边界曲线。4实验结果分析与讨论。四、实验仪器设备四、实验仪器设备1冲击试验机冲击试验机冲击试验机主要由水平滑台、导柱、脉冲程序装置和底座等组成，其结构简图如图4-16所示。包装件放于水平滑台上，随水平滑台沿导柱上下

49、移动，达到冲击的目的。脉冲程序装置可以采用气压、液压或缓冲材料等形式，用以产生所需冲击脉冲。 2加速度测试系统加速度测试系统加速度测试系统由加速度传感器、信号放大器和显示记录装置组成，要求能显示并记录加速度的时间历程，并满足下列要求。测量临界速度实验时，测试系统的低截止频率不大于5Hz，高截止频率不小于1000Hz；测量临界加速度实验时，测试系统的低截止频率不大于3Hz，高截止频率不小于330Hz；测试系统的误差应在实际值的5%之内；测试系统的横向灵敏度应低于5%。3速度测试系统速度测试系统应有测试速度变化的装置。可以用电子仪器对冲击脉冲波形下面的区域进行积分，也可以用光电装置测量冲击台面的冲

50、击速度和回弹速度。 五、实验步骤五、实验步骤1. 根据实验目的及有关标准或规定准备实验样品。2. 按GB/T 4857.2（运输包装件温湿度调节处理）的要求选定一种条件对实验样品进行温湿度预处理。实验应在与预处理相同的温湿度条件下进行。如果达不到预处理条件，则应应在尽量接近预处理的温湿度条件下进行。3. 应用夹具将实验样品按预定状态固定在试验台上，保证在实验过程中夹具及实验样品不脱离试验台面。夹具应坚固，夹具与实验样品接触部分的形状及位置应与实验样品所代表的产品在实际运输中所受到的支承相一致。并避免作用在实验样品上的冲击脉冲失真。加速度传感器应牢固地安装在样品的基础部分或夹具上，或靠近夹具的试

51、验台面上。4. 临界速度冲击实验：（1）调节实验设备，使冲击脉冲产生低于产品预期临界速度的速度变化。冲击速度变化量由前述方法计算（见图4-13和图4-14），可以通过由小到大的一系列跌落高度的冲击实验，逐渐增加冲击速度变化量，直至产品破损。其脉冲波形可以是半正弦波，也可以是其他波形，但脉冲持续时间应不大于3ms（如取2ms），其最大加速度应超过预计的临界加速度。如果实验样品为刚性较大的小型产品时，其脉冲持续时间应适当减小。 （2）进行一次冲击实验，检查或测试样品的功能，确定样品是否损坏。如果损坏，是否是由于冲击造成的。 （3）如果没有发生损坏，增加冲击试验机的跌高，使其产生较大的速度变化，重复

52、进行冲击实验。速度变化所增加的幅度，应根据产品的特点决定。对于一般的产品，每次可增加0.15m/s，但对于比较贵重的产品，速度变化增加的幅度应适当减少。 （4）重复（2）和（3）的实验步骤，逐渐增加速度变化直至产品发生损坏。取样品未损坏的最后一次实验值和发生损坏的实验值的平均值作为临界速度值。但也可以根据不同的实验目的，将样品未损坏的最后一次实验值作为临界速度值。5. 临界加速度冲击实验：（1）选定一个跌落高度，使其冲击速度变化大于1.57Vc，最好为2Vc以上；然后保持该跌落高度不变（即保持速度变化量不变）。调整实验设备使其产生梯形波冲击脉冲，曲线上升及下降时间应小于1.8ms。调整脉冲程序

53、装置，使冲击加速度值应低于预计的产品损坏加速度值。（2）进行一次冲击实验。检查或测试样品的功能，确定样品是否损坏。如果损坏，是否是由于冲击造成的。（3）如果没有损坏，调整脉冲程序装置，使冲击试验机获得更大的加速度值，并核实冲击速度变化是否符合的要求。加速度增加的幅度，应根据产品本身的特点决定。（4）重复（1）（3）的实验步骤，逐渐增加冲击加速度值直至样品发生损坏。 取样品未损坏的最后一次实验值和发生损坏的实验值的平均值作为该实验样品的临界加速度值。也可以根据不同的实验目的将样品未损坏的最后一次实验值作为临界加速度值。六、实验报告六、实验报告1. 实验样品的数量；实验样品的类型、制造厂名、外形和实验前的状态。2. 样品固定在试验机上的方法及状态。3. 预处理的温度、相对湿度和时间，实验场所的实验期间的温度、相对湿度。4. 实验所用设备、仪器的说明。5. 引起样品损坏的冲击脉冲记录；样品损坏时冲击试验机跌落高度。 6. 实验时，速度变化和加速度所增加的幅度。7. 样品损坏程度的详细说明；记录实验结果，包括冲击脉冲的波形、最大加速度值、脉冲持续时间和冲击速度，并提出分析报告。8. 说明所用实验方法，是否与国家标准有差异，实验日期、地点、实验小组成员。