包裝功能和包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
一、包裝功能 a 保護(hù)功能：即保護(hù)商品使用價(jià)值，這是包裝的首要功能。 b 方便功能：主要體現(xiàn)在方便儲運(yùn)，方便使用和方便銷售。 c 促銷功能：主要表現(xiàn)在包裝件的外觀方面，造型和裝潢是否符合新潮流將起主要作用。 二、包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 a 科學(xué)性 科學(xué)性原則就是應(yīng)用先進(jìn)正確的設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用恰當(dāng)合適的結(jié)構(gòu)材料及加工工藝，使設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，符合有關(guān)法規(guī)，產(chǎn)品適應(yīng)批量機(jī)械化自動生產(chǎn)。 b 可靠性 可靠性原則就是包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，在流通過程能承受住外界各種因素作用和影響。 c 美觀性 美觀性就是要包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到造型和裝潢設(shè)計(jì)中的美學(xué)要求，其中包括結(jié)構(gòu)形態(tài)六要素和結(jié)構(gòu)形式六法則。 d 經(jīng)濟(jì)性 它是包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要原則，要求合理選擇材料、減少原材料成本、降低原材料消耗，要求設(shè)計(jì)程序合理、提高工作效率、減低成本等。 包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本因素 一、內(nèi)裝物 a 內(nèi)裝物的物理性質(zhì)固態(tài)、液態(tài)、粉狀、和氣態(tài)。 b 內(nèi)裝物的化學(xué)性質(zhì)易損性、變形性、耐水性、耐濕性、防銹性和抗霉性等。 c 內(nèi)裝物應(yīng)用領(lǐng)域食品、醫(yī)藥、電子、化工等。 二、包裝容器設(shè)計(jì)的材料 現(xiàn)代包裝工業(yè)中重要的包裝材料有紙、紙板、塑料、金屬、玻璃、陶瓷及各種復(fù)合材料等。 a 材料的物理性質(zhì):透明、厚度、阻隔性等。 b 材料的化學(xué)性質(zhì)：化學(xué)穩(wěn)定性、安全性、防腐、防銹特性等。 c 材料的機(jī)械性質(zhì)：強(qiáng)度、彈性模量等。 d 材料的成型工藝：流變性、可塑性等。 e 材料的可裝飾性：印刷適性、光滑度等。 三、流通環(huán)境條件 a 物理因素:沖擊振動和堆碼靜壓等 b 生物化學(xué)因素：溫度、濕度、雨水、輻射、有害氣體、微生物等。 c 人為因素：野蠻裝卸和假冒偷換等在設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮包裝件在上述流通環(huán)境下所采取的措施和所第六節(jié) 包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力學(xué)原理包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中包含了許多力學(xué)基本原理，如容器的抗壓強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算；應(yīng)力集中問題；壓力容器的強(qiáng)度計(jì)算；金屬結(jié)構(gòu)的彎曲、沖壓成型中的力學(xué)問題等等。本節(jié)對力學(xué)的這些基本理論和應(yīng)用進(jìn)行簡單的介紹，在今后還應(yīng)結(jié)合具體學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)一步學(xué)習(xí)。 1、材料拉伸力學(xué)性能 以工程應(yīng)用最為廣泛、力學(xué)性能最有代表性的低碳鋼為例，其拉伸試驗(yàn)圖如下： 其分為四個(gè)主要階段： 1)、彈性階段：oa 段，當(dāng)外力撤除時(shí)，變形完全恢復(fù)。 2)、屈服階段：ac 段，此時(shí)有晶體滑移現(xiàn)象，暫時(shí)失去抵抗變形的能力，并產(chǎn)生塑性變 形。 3)、強(qiáng)化階段：cd 段，產(chǎn)生不可恢復(fù)的塑性變形。 4)、局部變形：de 段，頸縮直到斷裂。 當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般要求受力材料在彈性范圍內(nèi)。但當(dāng)沖壓加工等生產(chǎn)過程中則應(yīng)利用材料塑性變形的特性。 一、材料的力學(xué)性質(zhì) 容器的力學(xué)性質(zhì)不僅與結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與材料的力學(xué)性能密切相差，所以必須研究材料的力學(xué)性能。力學(xué)性能是通過試驗(yàn)方法來測定上，一般通過拉伸與壓縮試驗(yàn)來進(jìn)行測試。 2、材料其它力學(xué)性能 材料的蠕變性能：在一定溫度與應(yīng)力(低于屈服點(diǎn))下，材料隨時(shí)間 緩慢地發(fā)生塑性變形的現(xiàn)象。金屬材料在高溫下才有蠕變現(xiàn)象，而聚合物在常溫下也會發(fā)生。應(yīng)力松馳：在規(guī)定溫度與初始變形的條件下，材料的應(yīng)力隨時(shí)間而逐漸減小的現(xiàn)象稱作應(yīng)力松馳。材料在交變應(yīng)力作用下的疲勞極限：在運(yùn)輸過程中包裝件在振動與沖擊的反復(fù)作用下，在受到的應(yīng)力遠(yuǎn)低于屈服極限時(shí)，經(jīng)過一段時(shí)間后會遭到破壞。所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到疲勞極限，減少應(yīng)力集中，提高產(chǎn)品表面的光潔度等。材料硬度：硬度有多種度量方法，一般是采用壓痕法，即表示材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)抵抗塑性變形的能力。材料的斷裂韌度：反映材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，由試驗(yàn)測試得出。 3、材料設(shè)計(jì)指標(biāo)與應(yīng)用 強(qiáng)度指標(biāo)：反映材料抵抗塑性變形的能力指標(biāo)，如屈服極限、強(qiáng)度極限、疲勞極限、蠕變極限等，是強(qiáng)度計(jì)算的主要依據(jù)。剛度指標(biāo)：反映材料抵抗彈性變形的能力的指標(biāo)，如彈性模量、切變模量等，在涉及構(gòu)件彈性變形的問題時(shí)，如剛度、靜不定和穩(wěn)定問題的計(jì)算都要用到這些指標(biāo)。塑性指標(biāo)：表示材料可產(chǎn)生塑性變形量的程度，如斷面收縮率等，這是材料沖壓成型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。韌度指標(biāo)：反映材料強(qiáng)度和塑性的綜合表現(xiàn)，是能量指標(biāo)。反映材料在變形或斷裂過程中吸收能量的能力。是選擇材料的一個(gè)重要指標(biāo)。 二、材料的強(qiáng)度計(jì)算 材料在拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲等基本變形情況下，當(dāng)所受最大應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)就可能破壞，所以設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度校核： 常用的強(qiáng)度理論有： 最大拉應(yīng)力理論：只要構(gòu)件承受的最大拉應(yīng)力達(dá)到材料的極限應(yīng)力值時(shí)就會引起材料的破壞。 最大伸長線應(yīng)變理論：只要材料最大線應(yīng)變達(dá)到某一個(gè)極限應(yīng)變值時(shí)，就會引起材料的脆性斷裂。 最大切應(yīng)力理論：只要構(gòu)件中最大切應(yīng)力達(dá)到某一個(gè)極限切應(yīng)力值時(shí)，就會引起材料的塑性屈服。 形狀改變比能理論：只要構(gòu)件的形狀改變比能達(dá)到某一極限值，就會發(fā)生塑性屈服 。 薄壁壓力容器強(qiáng)度計(jì)算在金屬容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，當(dāng)具有較大的內(nèi)壓時(shí)(如噴霧罐等)，必須進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，從而選擇合適的材料及厚度等參數(shù)，計(jì)算如下： 三、結(jié)構(gòu)的剛度問題 在包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮的一個(gè)很重要的問題就是結(jié)構(gòu)的剛度問題，包裝容器如紙箱、紙合、金屬罐、塑料容器等都必須具有一定的剛度，即結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，這樣才能較好的保護(hù)好產(chǎn)品和包裝結(jié)構(gòu)本身。 不同的結(jié)構(gòu)有不同的剛度計(jì)算方法，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況加以選擇。一般來說，提高構(gòu)件剛度的方法主要有： 選擇彈性模量較大的材料。 提高材料厚度與抗彎截面模量 在結(jié)構(gòu)上增加加強(qiáng)筯(如鋼桶、罐、塑料容器等) 四、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性計(jì)算 當(dāng)細(xì)長桿件或薄壁結(jié)構(gòu)(如木箱結(jié)構(gòu)中的立柱、瓦楞紙箱板等)受到壓力作用時(shí)，即使受到的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極限，也會由于失去平衡而突然快速變形，甚至破壞，這種現(xiàn)象稱作失穩(wěn)。對細(xì)長桿，臨界壓力可由歐拉公式確定： 對中小柔度桿則應(yīng)采用經(jīng)驗(yàn)公式，可參考一般的材料力學(xué)教材。 提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要措施有： 減小壓桿的長度。 選擇合理的截面形狀，盡量增加截面慣性矩的大小。 增大桿或板端部約束。 選擇彈性模量較大的材料
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