包装动力学习题答案

北京林业大学 材料院 包装动力学习题答案

运输包装-包装动力学部分的习题

一、包装动力学基础知识 1.名词解释

（1）运输包装。以运输存储为目的的包装，具有保障产品安全、方便储运、装卸、加速交接、点验等作用。在商品的运输和储存过程中，应用某种适宜的材料和容器保护其价值与状态的技术措施。

（2）包装动力学。分析研究流通过程中的机械振动与冲击在商品上产生的响应和采取相应包装措施的一门学科。

（3）质点动力学。研究质点所受的力与运动之间关系的学科。

（4）流变学。是力学的分支，研究材料在受到外界激励作用下产生的变形与流动的规律（或关系）的学科。

（5）弹性。缓冲材料在力的作用下产生变形，当外力撤去时能恢复其原有状态的能力

（6）塑性。物体承受外力作用而产生的变形超过其弹性限时，材料内部产生流动，以致造成永久变形或破坏的性质。

（7）粘性；物体受力作用时，其内部产生与速度有关的阻力，这种阻力与加载速度不可分割，因此称为粘性内阻

（8）蠕变；材料在保持一定静压状态下，变形随时间而增加的现象。

（9）松弛；材料的变形在保持不变的情况下，材料内部的应力随时间的增加而减小的现象。

2.问答题

（1）包装动力学的研究内容和研究对象是什么？

答：包装动力学研究包装件对流通过程中的振动与冲击环境的响应，分析内装产品在振动与冲击激励下破损的原因，并在经济的前提下提出防止内装产品破损的条件。其研究对象是产品和缓冲防振包装。 （2）包装动力学与运输包装设计的关系是什么？ 答：包装动力学是运输包装的一部分，属于理论基础内容，包装动力学通过理论分析和实验手段获得数据，为运输包装设计提供设计依据。

（3）外力对包装件（或者物体）的作用效果可用什么来表示？和哪些因素有关？

答：作用效果可用最大加速度、力的时间效应、力的位移效应来表示或加速度时间曲线。和外力作用在产品上产生的最大加速度、力的作用时间间隔、力随时间变化曲线（波形）有关。 （4）外力与变形和应力与应变有何关系？ 答：

FxF EA， ，k ，E ，k Atx t

（5）缓冲材料缓冲性能的好坏可用哪些性质来表征？

答：弹性、塑性、粘性、蠕变、松弛。

二、振动与冲击理论基础知识 1.名词解释

（1）自由振动。物体（或系统）只在初始干扰的作用下，在平衡位置附近所做的往复直线运动。 （2）强迫振动。当物体（或包装件）长时间受到外界激励的作用而引起的长时间持续的振动。

（3）随机振动。物体（或包装件）在运输过程中产生的振动响应规律无法用确定性函数描述，具有不可预知和不可重复性，这样的振动称为随机振动。

（4）单自由度系统。只需要用一个广义坐标就能确定系统的位置，这样的系统称为单自由度系统。

（5）多自由度系统。需要两个或两个以上广义坐标才能确定系统的位置，这样的系统称为多自由度系统。 （6）主振型。系统中物块（质点）在不同固有频率下产生的简谐振动振幅之比。

（7）有限元法。将整个系统看成是有限个单元体的集合，先求解每个单元体的近似解，然后推导求解整

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个系统的满足条件（结构的平衡方程），最后求得问题解的方法。

2.问答题

（1）单自由度系统无阻尼自由振动是什么形式？其振动振幅、初相位、频率、周期是多少？ 答：是简谐振动。x t Acos nt

A

2x0 v0n， arctan v0x0 n ，fn

2

n1

2 2 k1 。 mT

（2）单自由度系统弱阻尼自由振动是什么形式？其振动振幅、初相位、频率、周期是多少？如何表示振幅衰减程度？

答：是衰减振动。x t Ae

2

x xn0

x2 00

nt

sin1 2 nt ，其中：

cc

（阻尼比）。

2m m2mk

T

2

A

1

2

2n

x0 n 22 2

，tan ， d n，T1

0 dx

AiAe nti2 nT1

（减幅系数），（对数衰减率） d e lnd T n12Ai 1Ae n(ti T1)1

（3）单自由度系统弱阻尼简谐激励力强迫振动是什么形式？其振动振幅、频率和初相位是多少？动力放

大系数是多少？并总结强迫振动共振规律。

答：是衰减振动与简谐振动的合成，衰减振动消失殆尽后，就只剩下简谐振动，称为稳态振动。

x t x1 t x2 t Ae ntsin1 2 nt xmsin t →x t xmsin t

xm

h

222( n 2)2 4 2 n

，tan

2 n

，稳态振动的频率和外界激励力的频率相同。 22

n

Fm （静力偏移）， （频率比），k n

xm

B0

1

1 22

4 2 2

（动力放大系数），其中：B0

cc

（阻尼比）。

2m m2mk

2 2 1（ 很小），系统振幅达到最大，产生共振现象， max

当

1

。增大系统的阻尼或者2

系统的固有频率远离外界激励力的频率，可降低共振振幅。

（4）单自由度系统弱阻尼简谐位移激励强迫振动是什么形式？其振动振幅、频率和初相位是多少？动力放大系数是多少？并总结强迫振动共振规律。

答：是衰减振动与简谐振动的合成，衰减振动消失殆尽后，就只剩下简谐振动，称为稳态振动。

x t x1 t x2 t Ae ntsin 2 nt xmsin t →x t xmsin t

xm

h

2

n

22

4

2

2n

2

ym

422 n 4 2 n 2n

2

2

2 n 3

，，tan 22

2222222 4 4 n nnn

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稳态振动的频率与外界位移激励的频率相同。

xm

ym

1 4 2

n

1 n

2

2

4

2

2 n

2

1 4 2 2

1 22

4 2 2

（动力放大系数），其中：

（频 n

率比），

cc

（阻尼比）。

2m m2mk

1

。增大系统的阻尼或者系统的固有频率远离2

当 1时，系统振幅达到最大，产生共振现象， max

外界激励力的频率，可降低共振振幅。与外界力激励引起的强迫振动不同的是，当 2时，增大系统

的阻尼反而会增大系统的振幅，但此时振幅小于位移激励的幅值，故强迫振动对系统不具有破坏作用。 （5）单自由度系统由于非简谐激励引起的强迫振动是什么形式？采用什么方法分析振动响应？ 答：是若干个简谐振动的叠加，x t

j 1

n

Ajsinj 1t jk1

22j

4

2

2j

， j

j 1

n

（非简谐力激励引起的）。

x t

j 1

n

1

1 4 2 2j

22

j

4

2

2j

。 Ajsinj 1t j（非简谐位移激励引起的）

采用谐波分析法，具体是将非简谐形式的激励展开成傅里叶级数的形式。

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