緩沖墊，是工業(yè)物流裝卸貨平臺(tái)的緩沖墊。又叫貨臺(tái)防撞膠。
這里說的是工業(yè)物流裝卸貨平臺(tái)的緩沖墊。又叫貨臺(tái)防撞膠。
貨臺(tái)緩沖墊主要安裝于裝卸貨平臺(tái)邊沿，方便卡車停靠的緩沖膠墊，起到保護(hù)貨臺(tái)及卡車不受損壞的作用。防撞膠是卸貨平臺(tái)必裝的防護(hù)設(shè)施之一。
材質(zhì)與工藝
◆ 橡膠或天然橡膠；
◆ 模具一次澆注成型或沖壓成型；
◆ 安裝時(shí)與貨臺(tái)通過膨脹螺栓或焊接固定。
靜態(tài)緩沖
研究異型緩沖墊的靜態(tài)緩沖性能，明確其與普通緩沖墊的性能差異。以發(fā)泡聚苯乙烯(EPE)為試驗(yàn)材料，將其切割成正棱臺(tái)異型緩沖墊；利用萬能壓力試驗(yàn)機(jī)分別對(duì)等效面積相同但側(cè)面傾角不同的試樣進(jìn)行靜態(tài)壓縮試驗(yàn)；繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線、能量吸收曲線和緩沖系數(shù)曲線；將上述曲線與正六面體普通緩沖墊數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。異型緩沖墊較普通緩沖墊剛度小，且側(cè)面傾角越小剛度越小。在相同應(yīng)力水平下，異型緩沖墊與普通緩沖墊的能量吸收基本相同；在相同應(yīng)變水平下，異型緩沖墊的能量吸收小于普通緩沖墊。載荷不大時(shí)，異型緩沖墊的緩沖系數(shù)小于普通緩沖墊，隨著應(yīng)力水平的增加，兩者間的差距呈減小趨勢(shì)。異型緩沖墊的靜態(tài)緩沖性能與普通緩沖墊有明顯區(qū)別，在緩沖包裝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行充分考量，以免造成過度包裝或欠包裝。
對(duì)剛度的影響
基于上述數(shù)據(jù)分析，不同規(guī)格EPE材料的 σ-ε。異型緩沖墊不論側(cè)面傾角 θ大小如何( θ=70°，60°，50°)，其 σ-ε曲線均在普通緩沖墊( θ=90°)之下，說明異型緩沖墊的剛度較普通緩沖墊要小。
當(dāng)側(cè)面傾角 θ由90°向70°變化時(shí)（即棱臺(tái)斜面變得越來越大），隨著 θ的減少，異型緩沖墊的剛度越來越小，即材料越軟。當(dāng)側(cè)面傾角 θ≤70°(50°，60°，70°)時(shí)，其 σ-ε 曲線基本重合，說明當(dāng) θ減小到一定程度（閾值為 70°）時(shí)，異型緩沖墊的剛度幾乎不再隨 θ而減小，因此可以用70°的應(yīng)力應(yīng)變曲線描述側(cè)面傾角小于70°的異形緩沖墊。可見，較之普通緩沖墊，異型緩沖墊的剛度變小，材料變軟；但當(dāng)側(cè)面傾角 θ<70°時(shí)，其剛度不再有顯著變化。 θ=70°可以作為EPE正棱臺(tái)異型緩沖墊的重要參考數(shù)據(jù)。
同一應(yīng)變水平
同一應(yīng)變水平下不同規(guī)格EPE試樣的 e-ε 曲線在同一應(yīng)變水平下，異型緩沖墊的能量吸收小于普通緩沖墊，這一點(diǎn)與同一應(yīng)力水平下的能量吸收特性相反；當(dāng)側(cè)面傾角 θ在90°向70°變化時(shí)，隨著 θ的減小，異型緩沖墊的能量吸收能力逐漸降低；當(dāng)傾角減小到70°以下（50°，60°，70°曲線）時(shí)，曲線基本保持重合，能量吸收保持相同。由此可知，當(dāng)襯墊變形量相同時(shí)，異型緩沖墊吸收的能量減少，緩沖能力下降。基于普通緩沖墊設(shè)計(jì)的緩沖包裝在沖擊強(qiáng)度相同時(shí)很可能會(huì)由于變形量過大而產(chǎn)生損壞，從而影響包裝件的安全。
同一應(yīng)力水平
同一應(yīng)力水平下不同規(guī)格EPE試樣的 e-ε曲線應(yīng)變能 e又被稱為單位體積變形能，它表征了單位體積的緩沖材料可吸收沖擊能力的大小。通過應(yīng)變能分析可以判斷出材料的能量吸收特性。由 e-ε曲線可知，異型緩沖墊吸收沖擊能量的性能較普通緩沖墊有提高，但差異不大。由上述剛性分析可知，這種結(jié)果應(yīng)該是異型緩沖墊剛性降低，材料變軟所致；在同一應(yīng)力水平下，不同側(cè)面傾角 θ的異型緩沖墊的能量吸收能力基本相同，從能量吸收與沖擊應(yīng)力角度來看，異形緩沖墊側(cè)面傾角 θ的影響并不顯著。
緩沖系數(shù)
不同規(guī)格EPE的緩沖系數(shù)-應(yīng)力( C- σ)曲線為了使比較結(jié)果更清晰，縱坐標(biāo)使用了對(duì)數(shù)坐標(biāo)。可知，在同樣的應(yīng)力水平下，普通緩沖墊的緩沖系數(shù)最大，緩沖性能最差，而異型緩沖墊隨著側(cè)面傾角 θ的減小，緩沖系數(shù)逐漸減小，緩沖性能逐漸增強(qiáng)；緩沖系數(shù)并不嚴(yán)格遵循 θ越小 C 越小的規(guī)律，而是當(dāng)70°時(shí) C最小，可見，對(duì)于正棱臺(tái)異型緩沖墊，可以將 θ=70°作為最佳參考值；從曲線的后半段看，在重載時(shí)各曲線更接近，材料的緩沖能力表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。
緩沖墊的比較
1）當(dāng)側(cè)面傾角 θ在70°～90°時(shí)，異型緩沖墊隨著 θ的減小，剛度、緩沖系數(shù)均減小；當(dāng) θ<70°時(shí)，其力學(xué)性能基本與70°時(shí)相同。從剛度和緩沖系數(shù)的角度考慮，異型緩沖墊的緩沖能力優(yōu)于普通緩沖墊，利用普通緩沖墊的設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)出的異型緩沖襯處于設(shè)計(jì)安全側(cè)，但可能會(huì)產(chǎn)生過度包裝的問題。
2）在同等沖擊強(qiáng)度（沖擊能量相同）條件下，異型緩沖墊的沖擊應(yīng)力與普通緩沖墊的沖擊應(yīng)力基本相同。從這一角度考慮，兩者的緩沖性能相同。此外，在該條件下，異型緩沖墊的應(yīng)變大于普通緩沖墊，即異型緩沖墊的變形量大于普通緩沖墊。若仍按普通緩沖墊的設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)異型緩沖墊，則可能由于緩沖墊變形量過大而導(dǎo)致產(chǎn)品位移過大，造成內(nèi)裝物損壞，從而可能產(chǎn)生欠包裝的問題。
3）通過緩沖系數(shù)曲線可以看出，當(dāng) θ=70°時(shí) C最小。可見，對(duì)于異型緩沖墊，可以將 θ=70°作為側(cè)面傾角的最佳參考值。
4）從材料的變形機(jī)理分析，造成異型緩沖墊緩沖性能差異的主要原因是由于其較之普通緩沖墊具有更大的邊界、開孔胞元更多、襯墊總體硬度更軟所致。
緩沖墊優(yōu)化
對(duì)一款自主設(shè)計(jì)的EPS緩沖墊進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。首先使用HyperWorks和LS-DYNA做跌落分析，然后結(jié)合模擬等相關(guān)數(shù)據(jù)用OptiStruct模塊進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，最后對(duì)比優(yōu)化前后結(jié)果。緩沖墊結(jié)構(gòu)優(yōu)化后平板電視受到的最大沖擊加速值小于45g，滿足了緩沖保護(hù)要求。緩沖墊結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化，拓?fù)鋬?yōu)化為此類問題提供了非常有益的探索和借鑒。
原始設(shè)計(jì)
某款平板電視的產(chǎn)品脆值為45g。選擇EPS作為緩沖墊材料，緩沖墊1，2對(duì)稱分布，3，4 對(duì)稱分布。設(shè)計(jì)后緩沖墊 1，2 的結(jié)構(gòu)相同，3，4 的結(jié)構(gòu)相同。
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緩沖墊1的優(yōu)化模型做相似處理。為實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目的，在hypermesh中設(shè)置優(yōu)化要素：設(shè)計(jì)變量和單元密度。在這個(gè)優(yōu)化問題中有2個(gè)響應(yīng)，一個(gè)是定義目標(biāo)的體積響應(yīng)，另一個(gè)是位移響應(yīng)目標(biāo)函數(shù)。目標(biāo)是最小化已定義體積全局響應(yīng)設(shè)計(jì)約束，不同面優(yōu)化時(shí)，對(duì)已定義的位移響應(yīng)施加一個(gè)位移上限約束。
優(yōu)化對(duì)比
結(jié)構(gòu)優(yōu)化后再次進(jìn)行跌落分析，對(duì)比優(yōu)化前、后平板電視的最大沖擊加速度和最大沖擊力，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的緩沖墊滿足緩沖保護(hù)設(shè)計(jì)的要求。
優(yōu)化后面沖擊加速度接近40g，小于平板電視能夠承受的加速度45g。考慮到外包裝瓦楞格紙箱的保護(hù)，足以滿足平板電視緩沖保護(hù)需要，角跌落和棱跌落沖擊加速度比初始值略微減小。總體而言，達(dá)到了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和節(jié)省材料的目的。
結(jié)構(gòu)對(duì)比
典型緩沖包裝結(jié)構(gòu)主要有：通用包裝技術(shù)，分為全封裝結(jié)構(gòu)和腳墊結(jié)構(gòu)；面積調(diào)整技術(shù)，增加或減小特定方向的受力面積；不規(guī)則形狀產(chǎn)品包裝技術(shù)，有模制襯墊結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品固定在內(nèi)部容器內(nèi)結(jié)構(gòu)；其他一些特殊形式的結(jié)構(gòu)。平板電視的緩沖結(jié)構(gòu)根據(jù)使用材料主要分為2種：?jiǎn)我徊牧辖Y(jié)構(gòu)和組合材料結(jié)構(gòu)。單一材料結(jié)構(gòu)主要有 EPS，EPE，EPP等3類，其中EPS，EPP結(jié)構(gòu)類似，主要采用外筋式結(jié)構(gòu)和U，Z型彈性結(jié)構(gòu)來提高緩沖性能。EPE結(jié)構(gòu)常先將其先做成平板形狀，利用沖裁或手工加工成形狀不一的組件，然后把各組件熱合或粘合成完整的緩沖墊，但其結(jié)構(gòu)壓縮強(qiáng)度低，有時(shí)需要加強(qiáng)輔助結(jié)構(gòu)，如在紙箱外部增加木框架，采用雙層紙箱，內(nèi)部四角、棱等位置使用紙角鋼支撐柱等。組合材料結(jié)構(gòu)是根據(jù)泡沫類材料和紙質(zhì)材料各自特點(diǎn)按照一定規(guī)則搭配使用。常見的有EPS與蜂窩紙板組合結(jié)構(gòu)和EPE與紙角鋼組合結(jié)構(gòu)，前者的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在已有的EPS結(jié)構(gòu)外側(cè)放置緩沖蜂窩紙板，后者是把各EPE緩沖墊單元粘連在紙角鋼上面，形成EPE和紙質(zhì)材料的組合件。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后的面 1、面3結(jié)構(gòu)為筋條式結(jié)構(gòu)；面2、面4、面5、面6的可設(shè)計(jì)區(qū)域材料的最優(yōu)化布局也呈現(xiàn)筋條變化趨勢(shì)。
參考資料 >