振动载荷下鸡蛋缓冲包装有限元分析

摘要

目的为降低鸡蛋在流通过程中的破损率,利用有限元法分析鸡蛋在振动条件下缓冲包装系统的响应特性,以选择其缓冲包装结构。方法通过鸡蛋压缩实验,测试鸡蛋的破损强度,并分析鸡蛋的流通环境,确定振动的类型、频率和幅值;以聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrene,EPS)为缓冲材料,选用2种缓冲结构,建立基于流-固耦合特性的鸡蛋缓冲包装系统有限元模型,分析不同缓冲厚度下2种结构的振动特性。结果通过压缩试验测定鸡蛋破损强度极限值为5.3 MPa,为有限元分析提供评价条件。有限元仿真结果表明,结构Ⅰ应力普遍大于10 MPa,不利于鸡蛋的保护,同等厚度下结构Ⅱ的应力明显减小;采用结构Ⅱ且缓冲厚度δ>3mm时可避免鸡蛋在振动过程中发生破损。结论有限元仿真可快速、有效评估鸡蛋缓冲包装,选取较为有益的缓冲结构,提升鸡蛋流通中的安全性。