路面激励下的运输包装货物系统仿真分析

刘宁　史沛瑶　吴祖川

摘 要：针对运输货物在路面随机激励下发生损伤的机理进行了研究，通过建立整车—包装—货物系统的Adams动力学仿真模型，分析了车速为10 m/s时B级路面下货物的振动响应，结果表明货物在低频段损伤最大；而通过合理调整后悬架刚度和包装材料阻尼系数可以有效改善货物的振动响应，为车辆设计参数和货物包装参数的选择提供了理论参考依据。

关键词：路面激励；运输包装货物系统；损伤；动力学；仿真

中图分类号：U469.1 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2014）03-0034-04

Simulation and Analysis for Transport-Packaging-Goods System with the Consideration to Road Surface Roughness

LIU Ning ， SHI Pei-yao ， WU Zu-chuan

（1. School of Mechanical and Automotive Engineering， Hefei University of Technology， Hefei 230009， China； 2. Anhui JAC Coaches CO.，LTD .R&D center， Hefei 230051， China）

Abstract： Based on road surface roughness， response characteristics of the damage to goods and the effect of the rear suspension stiffness and packaging damping coefficient is obtained. Vehicle-Packaging-Goods dynamics model was built up with ADAMS. The results show that the maximum damage occurs in low-frequency range. RMS value of the goods was effected by the rear suspension stiffness and packaging damping coefficient. This provides a scientific basis for car design and selects appropriate packaging parameters.

据不完全统计，全世界每年在运输过程中因货物损伤所造成的经济损失高达140多亿元[1]，因此科学揭示运输过程中货物发生损伤的机理有重要意义。货物在运输过程中，路面随机激励时刻存在，目前的研究大量使用矩形波、正弦波、半正弦波等简谐激励[2，3]，考虑路面激励下货物振动响应分析的研究很少，导致不能准确地反映实际运输过程中路面不平度对货物振动响应的影响。此外，由于忽略汽车的多自由度、整车和包装的非线性，导致关于货物损伤的研究结果偏差较大。

本文建立了整车—包装—货物的刚柔耦合多自由度非线性模型，仿真得到路面随机激励下货物的振动响应，分析得出货物发生损伤的机理。最后讨论了不同后悬架刚度、包装材料阻尼系数对货物振动响应的影响。

3 结论

对路面随机激励下的整车-包装-货物系统进行仿真，探讨了货物质心的振动响应特性。结果表明：

（1）货物运输过程中造成机械损伤的振动主要是低频振动，为2.5～6 Hz之间，且货物损伤程度最大的频率点是3 Hz，此外，在12～20 Hz频域范围货物也有一定强度的振动。

（2）后悬架刚度、包装材料阻尼系数对货物振动响应的加速度均方根值均有较大影响，通过适当减小后悬架刚度和增大包装阻尼系数的方法可以减小货物的振动强度，从而降低货物的损伤程度。

参考文献：

[1]李小丽.非线性缓冲包装系统冲击特性的仿真研究[D].西安：西安理工大学，2004，3.

[2]甘春标.随机激励下高维包装振动系统的可靠性分析[J].包装工程，2004，25（6）：8-10.

[3]贡晓婷，王志伟.双曲正切包装系统在矩形脉冲作用下的冲击特性[J].包装工程，1999 ，20（3）：12-13.

[4]史佩瑶，刘宁，卢剑伟.基于HyperWorks/LS-DYNA的空调跌落仿真分析[J].家电科技，2012，82-85.

[5]王峰，靳永军.基于整车模型的动力总成悬置振动仿真及优化[J].振动与冲击，2008，27（4）：134-138.

[6]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2006：205-220.

[7]王俊龙，汪洋.基于ADAMS的随机路面不平度建模及参数选择[J].汽车科技，2011，4（11）：41-44.endprint

摘 要：针对运输货物在路面随机激励下发生损伤的机理进行了研究，通过建立整车—包装—货物系统的Adams动力学仿真模型，分析了车速为10 m/s时B级路面下货物的振动响应，结果表明货物在低频段损伤最大；而通过合理调整后悬架刚度和包装材料阻尼系数可以有效改善货物的振动响应，为车辆设计参数和货物包装参数的选择提供了理论参考依据。

关键词：路面激励；运输包装货物系统；损伤；动力学；仿真

中图分类号：U469.1 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2014）03-0034-04

Simulation and Analysis for Transport-Packaging-Goods System with the Consideration to Road Surface Roughness

LIU Ning ， SHI Pei-yao ， WU Zu-chuan

（1. School of Mechanical and Automotive Engineering， Hefei University of Technology， Hefei 230009， China； 2. Anhui JAC Coaches CO.，LTD .R&D center， Hefei 230051， China）

Abstract： Based on road surface roughness， response characteristics of the damage to goods and the effect of the rear suspension stiffness and packaging damping coefficient is obtained. Vehicle-Packaging-Goods dynamics model was built up with ADAMS. The results show that the maximum damage occurs in low-frequency range. RMS value of the goods was effected by the rear suspension stiffness and packaging damping coefficient. This provides a scientific basis for car design and selects appropriate packaging parameters.

据不完全统计，全世界每年在运输过程中因货物损伤所造成的经济损失高达140多亿元[1]，因此科学揭示运输过程中货物发生损伤的机理有重要意义。货物在运输过程中，路面随机激励时刻存在，目前的研究大量使用矩形波、正弦波、半正弦波等简谐激励[2，3]，考虑路面激励下货物振动响应分析的研究很少，导致不能准确地反映实际运输过程中路面不平度对货物振动响应的影响。此外，由于忽略汽车的多自由度、整车和包装的非线性，导致关于货物损伤的研究结果偏差较大。

本文建立了整车—包装—货物的刚柔耦合多自由度非线性模型，仿真得到路面随机激励下货物的振动响应，分析得出货物发生损伤的机理。最后讨论了不同后悬架刚度、包装材料阻尼系数对货物振动响应的影响。

3 结论

对路面随机激励下的整车-包装-货物系统进行仿真，探讨了货物质心的振动响应特性。结果表明：

（1）货物运输过程中造成机械损伤的振动主要是低频振动，为2.5～6 Hz之间，且货物损伤程度最大的频率点是3 Hz，此外，在12～20 Hz频域范围货物也有一定强度的振动。

（2）后悬架刚度、包装材料阻尼系数对货物振动响应的加速度均方根值均有较大影响，通过适当减小后悬架刚度和增大包装阻尼系数的方法可以减小货物的振动强度，从而降低货物的损伤程度。

参考文献：

[1]李小丽.非线性缓冲包装系统冲击特性的仿真研究[D].西安：西安理工大学，2004，3.

[2]甘春标.随机激励下高维包装振动系统的可靠性分析[J].包装工程，2004，25（6）：8-10.

[3]贡晓婷，王志伟.双曲正切包装系统在矩形脉冲作用下的冲击特性[J].包装工程，1999 ，20（3）：12-13.

[4]史佩瑶，刘宁，卢剑伟.基于HyperWorks/LS-DYNA的空调跌落仿真分析[J].家电科技，2012，82-85.

[5]王峰，靳永军.基于整车模型的动力总成悬置振动仿真及优化[J].振动与冲击，2008，27（4）：134-138.

[6]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2006：205-220.

[7]王俊龙，汪洋.基于ADAMS的随机路面不平度建模及参数选择[J].汽车科技，2011，4（11）：41-44.endprint

摘 要：针对运输货物在路面随机激励下发生损伤的机理进行了研究，通过建立整车—包装—货物系统的Adams动力学仿真模型，分析了车速为10 m/s时B级路面下货物的振动响应，结果表明货物在低频段损伤最大；而通过合理调整后悬架刚度和包装材料阻尼系数可以有效改善货物的振动响应，为车辆设计参数和货物包装参数的选择提供了理论参考依据。

关键词：路面激励；运输包装货物系统；损伤；动力学；仿真

中图分类号：U469.1 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2014）03-0034-04

Simulation and Analysis for Transport-Packaging-Goods System with the Consideration to Road Surface Roughness

LIU Ning ， SHI Pei-yao ， WU Zu-chuan

（1. School of Mechanical and Automotive Engineering， Hefei University of Technology， Hefei 230009， China； 2. Anhui JAC Coaches CO.，LTD .R&D center， Hefei 230051， China）

Abstract： Based on road surface roughness， response characteristics of the damage to goods and the effect of the rear suspension stiffness and packaging damping coefficient is obtained. Vehicle-Packaging-Goods dynamics model was built up with ADAMS. The results show that the maximum damage occurs in low-frequency range. RMS value of the goods was effected by the rear suspension stiffness and packaging damping coefficient. This provides a scientific basis for car design and selects appropriate packaging parameters.

据不完全统计，全世界每年在运输过程中因货物损伤所造成的经济损失高达140多亿元[1]，因此科学揭示运输过程中货物发生损伤的机理有重要意义。货物在运输过程中，路面随机激励时刻存在，目前的研究大量使用矩形波、正弦波、半正弦波等简谐激励[2，3]，考虑路面激励下货物振动响应分析的研究很少，导致不能准确地反映实际运输过程中路面不平度对货物振动响应的影响。此外，由于忽略汽车的多自由度、整车和包装的非线性，导致关于货物损伤的研究结果偏差较大。

本文建立了整车—包装—货物的刚柔耦合多自由度非线性模型，仿真得到路面随机激励下货物的振动响应，分析得出货物发生损伤的机理。最后讨论了不同后悬架刚度、包装材料阻尼系数对货物振动响应的影响。

3 结论

对路面随机激励下的整车-包装-货物系统进行仿真，探讨了货物质心的振动响应特性。结果表明：

（1）货物运输过程中造成机械损伤的振动主要是低频振动，为2.5～6 Hz之间，且货物损伤程度最大的频率点是3 Hz，此外，在12～20 Hz频域范围货物也有一定强度的振动。

（2）后悬架刚度、包装材料阻尼系数对货物振动响应的加速度均方根值均有较大影响，通过适当减小后悬架刚度和增大包装阻尼系数的方法可以减小货物的振动强度，从而降低货物的损伤程度。

参考文献：

[1]李小丽.非线性缓冲包装系统冲击特性的仿真研究[D].西安：西安理工大学，2004，3.

[2]甘春标.随机激励下高维包装振动系统的可靠性分析[J].包装工程，2004，25（6）：8-10.

[3]贡晓婷，王志伟.双曲正切包装系统在矩形脉冲作用下的冲击特性[J].包装工程，1999 ，20（3）：12-13.

[4]史佩瑶，刘宁，卢剑伟.基于HyperWorks/LS-DYNA的空调跌落仿真分析[J].家电科技，2012，82-85.

[5]王峰，靳永军.基于整车模型的动力总成悬置振动仿真及优化[J].振动与冲击，2008，27（4）：134-138.

[6]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2006：205-220.

[7]王俊龙，汪洋.基于ADAMS的随机路面不平度建模及参数选择[J].汽车科技，2011，4（11）：41-44.endprint