5069 浏览机电产品包装箱的性能分析与状态监测
摘要：随着我国经济的快速稳定发展,机电产品的需求也迅速增长,机电产品包装箱作为机电产品运输过程中不可或缺的物件承担着保护机电产品不被外力损坏的重任,包装箱的使用已经得到越来越多的重视,关于机电产品包装箱的结构性能分析研究逐渐增加,目前针对机电产品包装箱的结构性能分析大部分基于包装箱在静态环境下的载荷受力状态,而包装箱在运输过程中,由于路面不平整等因素长期处于周期性的振动载荷作用,由此引发的结构失效可能导致产品的严重破坏。针对这一问题,本课题开展了机电产品包装箱的性能分析与状态监测研究,对机电产品包装箱在运输途中的安全保障具有重要的理论意义和实用价值,具体完成了以下主要内容:（1）研究了机电产品包装箱整体结构在周期性振动载荷作用下的性能。首先以机电产品包装箱实物为研究对象,通过Solidworks软件建立了包装箱的三维实体模型,并对模型进行网格划分。其次,设计了五种受力情况模拟包装箱在运输过程中的状态,受力情况包括单面受力与多面同时受力。最后,基于木材山毛榉的材料参数,在有限元分析软件Abaqus中进行参数设置并进行分析,获得了机电产品包装箱在周期性振动载荷各种作用情况下的性能表现,结果说明包装箱螺栓连接结构在承受横向载荷时更加容易失效。（2）研究了包装箱螺栓连接结构在横向载荷作用下的松动性能。首先采用有限元分析方法,建立了较为精细的、带有螺纹升角特征的螺栓连接结构网格模型。其次,通过Abaqus软件进行有限元分析。最后,利用分析结果研究了松动过程中螺纹接触面及螺头接触面的接触状态变化规律,并且比较了各种因素对松动性能产生的影响,包括载荷幅值、载荷频率、载荷作用位置、材料属性。（3）利用计算机视觉技术研究了木结构螺栓连接松动小角度的监测方法。首先设计了不同的松动角度识别方案。其次,开展了监测模型训练,通过比较不同方案的结果得到了最好的角度识别效果。接着,进行了最小松动角度识别的精度测试,结果表明最小识别角度可达到1度。最后,研究了多个螺栓情况下的螺栓松动角度监测情况,结果证明该方法可以同时监测多个螺栓的松动角度,说明该方法实施成本低,可以做到高效监测。
关键词：包装箱;结构分析;螺栓松动;状态监测;
致 谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究目的与意义
1.2 相关国内外研究现状
1.2.1 机电产品包装箱结构的研究现状
1.2.1.1 机电产品包装箱性能的研究现状
1.2.1.2 机电产品包装箱螺栓连接失效研究现状
1.2.2 螺栓连接松动状态监测的研究现状
1.3 课题研究的主要内容与技术路线
1.3.1 课题研究的主要内容
1.3.2 课题研究的技术路线
1.4 论文的组织结构
第二章 机电产品包装箱整体结构的性能分析
2.1 包装箱几何模型的建立
2.2 机电产品包装箱整体结构的有限元模型建立
2.2.1 包装箱有限元模型的建立
2.2.2 模型分析方法
2.3 机电产品包装箱整体结构的有限元模型分析
2.4 本章小结
第三章 机电产品包装箱螺栓连接结构的松动性能分析
3.1 研究问题描述
3.2 包装箱螺栓连接结构有限元模型的建立
3.2.1 木结构单螺栓模型的建立
3.2.2 螺栓螺纹模型的建立
3.2.3 模型分析方法
3.3 包装箱螺栓连接结构有限元模型的分析
3.3.1 螺栓连接松动过程分析
3.3.2 不同因素对松动产生的影响
3.3.2.1 横向载荷幅值对松动的影响
3.3.2.2 横向载荷作用位置对松动的影响
3.3.2.3 横向载荷加载频率对松动的影响
3.3.2.4 不同材料属性对松动的影响
3.4 本章小结
第四章 机电产品包装箱的松动状态监测试验研究
4.1 基于计算机视觉的状态监测
4.1.1 图片采集及松动角度计算方法
4.1.2 螺栓松动角度监测模型训练
4.2 基于计算机视觉的状态监测结果分析
4.2.1 状态监测结果比较
4.2.2 最小识别角度精度测试
4.2.3 多螺栓识别效果
4.3 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
