路面激勵下的運輸包裝貨物系統仿真分析

劉寧　史沛瑤　吳祖川

摘 要：針對運輸貨物在路面隨機激勵下發生損傷的機理進行了研究，通過建立整車—包裝—貨物系統的Adams動力學仿真模型，分析了車速為10 m/s時B級路面下貨物的振動響應，結果表明貨物在低頻段損傷最大；而通過合理調整后懸架剛度和包裝材料阻尼系數可以有效改善貨物的振動響應，為車輛設計參數和貨物包裝參數的選擇提供了理論參考依據。

關鍵詞：路面激勵；運輸包裝貨物系統；損傷；動力學；仿真

中圖分類號：U469.1 文獻標志碼：A 文章編號：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.

據不完全統計，全世界每年在運輸過程中因貨物損傷所造成的經濟損失高達140多億元[1]，因此科學揭示運輸過程中貨物發生損傷的機理有重要意義。貨物在運輸過程中，路面隨機激勵時刻存在，目前的研究大量使用矩形波、正弦波、半正弦波等簡諧激勵[2，3]，考慮路面激勵下貨物振動響應分析的研究很少，導致不能準確地反映實際運輸過程中路面不平度對貨物振動響應的影響。此外，由于忽略汽車的多自由度、整車和包裝的非線性，導致關于貨物損傷的研究結果偏差較大。

本文建立了整車—包裝—貨物的剛柔耦合多自由度非線性模型，仿真得到路面隨機激勵下貨物的振動響應，分析得出貨物發生損傷的機理。最后討論了不同后懸架剛度、包裝材料阻尼系數對貨物振動響應的影響。

3 結論

對路面隨機激勵下的整車-包裝-貨物系統進行仿真，探討了貨物質心的振動響應特性。結果表明：

（1）貨物運輸過程中造成機械損傷的振動主要是低頻振動，為2.5～6 Hz之間，且貨物損傷程度最大的頻率點是3 Hz，此外，在12～20 Hz頻域范圍貨物也有一定強度的振動。

（2）后懸架剛度、包裝材料阻尼系數對貨物振動響應的加速度均方根值均有較大影響，通過適當減小后懸架剛度和增大包裝阻尼系數的方法可以減小貨物的振動強度，從而降低貨物的損傷程度。

參考文獻：

[1]李小麗.非線性緩沖包裝系統沖擊特性的仿真研究[D].西安：西安理工大學，2004，3.

[2]甘春標.隨機激勵下高維包裝振動系統的可靠性分析[J].包裝工程，2004，25（6）：8-10.

[3]貢曉婷，王志偉.雙曲正切包裝系統在矩形脈沖作用下的沖擊特性[J].包裝工程，1999 ，20（3）：12-13.

[4]史佩瑤，劉寧，盧劍偉.基于HyperWorks/LS-DYNA的空調跌落仿真分析[J].家電科技，2012，82-85.

[5]王峰，靳永軍.基于整車模型的動力總成懸置振動仿真及優化[J].振動與沖擊，2008，27（4）：134-138.

[6]余志生.汽車理論[M].北京：機械工業出版社，2006：205-220.

[7]王俊龍，汪洋.基于ADAMS的隨機路面不平度建模及參數選擇[J].汽車科技，2011，4（11）：41-44.endprint

摘 要：針對運輸貨物在路面隨機激勵下發生損傷的機理進行了研究，通過建立整車—包裝—貨物系統的Adams動力學仿真模型，分析了車速為10 m/s時B級路面下貨物的振動響應，結果表明貨物在低頻段損傷最大；而通過合理調整后懸架剛度和包裝材料阻尼系數可以有效改善貨物的振動響應，為車輛設計參數和貨物包裝參數的選擇提供了理論參考依據。

關鍵詞：路面激勵；運輸包裝貨物系統；損傷；動力學；仿真

中圖分類號：U469.1 文獻標志碼：A 文章編號：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.

據不完全統計，全世界每年在運輸過程中因貨物損傷所造成的經濟損失高達140多億元[1]，因此科學揭示運輸過程中貨物發生損傷的機理有重要意義。貨物在運輸過程中，路面隨機激勵時刻存在，目前的研究大量使用矩形波、正弦波、半正弦波等簡諧激勵[2，3]，考慮路面激勵下貨物振動響應分析的研究很少，導致不能準確地反映實際運輸過程中路面不平度對貨物振動響應的影響。此外，由于忽略汽車的多自由度、整車和包裝的非線性，導致關于貨物損傷的研究結果偏差較大。

本文建立了整車—包裝—貨物的剛柔耦合多自由度非線性模型，仿真得到路面隨機激勵下貨物的振動響應，分析得出貨物發生損傷的機理。最后討論了不同后懸架剛度、包裝材料阻尼系數對貨物振動響應的影響。

3 結論

對路面隨機激勵下的整車-包裝-貨物系統進行仿真，探討了貨物質心的振動響應特性。結果表明：

（1）貨物運輸過程中造成機械損傷的振動主要是低頻振動，為2.5～6 Hz之間，且貨物損傷程度最大的頻率點是3 Hz，此外，在12～20 Hz頻域范圍貨物也有一定強度的振動。

（2）后懸架剛度、包裝材料阻尼系數對貨物振動響應的加速度均方根值均有較大影響，通過適當減小后懸架剛度和增大包裝阻尼系數的方法可以減小貨物的振動強度，從而降低貨物的損傷程度。

參考文獻：

[1]李小麗.非線性緩沖包裝系統沖擊特性的仿真研究[D].西安：西安理工大學，2004，3.

[2]甘春標.隨機激勵下高維包裝振動系統的可靠性分析[J].包裝工程，2004，25（6）：8-10.

[3]貢曉婷，王志偉.雙曲正切包裝系統在矩形脈沖作用下的沖擊特性[J].包裝工程，1999 ，20（3）：12-13.

[4]史佩瑤，劉寧，盧劍偉.基于HyperWorks/LS-DYNA的空調跌落仿真分析[J].家電科技，2012，82-85.

[5]王峰，靳永軍.基于整車模型的動力總成懸置振動仿真及優化[J].振動與沖擊，2008，27（4）：134-138.

[6]余志生.汽車理論[M].北京：機械工業出版社，2006：205-220.

[7]王俊龍，汪洋.基于ADAMS的隨機路面不平度建模及參數選擇[J].汽車科技，2011，4（11）：41-44.endprint

摘 要：針對運輸貨物在路面隨機激勵下發生損傷的機理進行了研究，通過建立整車—包裝—貨物系統的Adams動力學仿真模型，分析了車速為10 m/s時B級路面下貨物的振動響應，結果表明貨物在低頻段損傷最大；而通過合理調整后懸架剛度和包裝材料阻尼系數可以有效改善貨物的振動響應，為車輛設計參數和貨物包裝參數的選擇提供了理論參考依據。

關鍵詞：路面激勵；運輸包裝貨物系統；損傷；動力學；仿真

中圖分類號：U469.1 文獻標志碼：A 文章編號：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.

據不完全統計，全世界每年在運輸過程中因貨物損傷所造成的經濟損失高達140多億元[1]，因此科學揭示運輸過程中貨物發生損傷的機理有重要意義。貨物在運輸過程中，路面隨機激勵時刻存在，目前的研究大量使用矩形波、正弦波、半正弦波等簡諧激勵[2，3]，考慮路面激勵下貨物振動響應分析的研究很少，導致不能準確地反映實際運輸過程中路面不平度對貨物振動響應的影響。此外，由于忽略汽車的多自由度、整車和包裝的非線性，導致關于貨物損傷的研究結果偏差較大。

本文建立了整車—包裝—貨物的剛柔耦合多自由度非線性模型，仿真得到路面隨機激勵下貨物的振動響應，分析得出貨物發生損傷的機理。最后討論了不同后懸架剛度、包裝材料阻尼系數對貨物振動響應的影響。

3 結論

對路面隨機激勵下的整車-包裝-貨物系統進行仿真，探討了貨物質心的振動響應特性。結果表明：

（1）貨物運輸過程中造成機械損傷的振動主要是低頻振動，為2.5～6 Hz之間，且貨物損傷程度最大的頻率點是3 Hz，此外，在12～20 Hz頻域范圍貨物也有一定強度的振動。

（2）后懸架剛度、包裝材料阻尼系數對貨物振動響應的加速度均方根值均有較大影響，通過適當減小后懸架剛度和增大包裝阻尼系數的方法可以減小貨物的振動強度，從而降低貨物的損傷程度。

參考文獻：

[1]李小麗.非線性緩沖包裝系統沖擊特性的仿真研究[D].西安：西安理工大學，2004，3.

[2]甘春標.隨機激勵下高維包裝振動系統的可靠性分析[J].包裝工程，2004，25（6）：8-10.

[3]貢曉婷，王志偉.雙曲正切包裝系統在矩形脈沖作用下的沖擊特性[J].包裝工程，1999 ，20（3）：12-13.

[4]史佩瑤，劉寧，盧劍偉.基于HyperWorks/LS-DYNA的空調跌落仿真分析[J].家電科技，2012，82-85.

[5]王峰，靳永軍.基于整車模型的動力總成懸置振動仿真及優化[J].振動與沖擊，2008，27（4）：134-138.

[6]余志生.汽車理論[M].北京：機械工業出版社，2006：205-220.

[7]王俊龍，汪洋.基于ADAMS的隨機路面不平度建模及參數選擇[J].汽車科技，2011，4（11）：41-44.endprint