新型材料单板层们红河木制包装箱

当前机电木制包装箱的主要材料是森林原木，而我国是一个森林资源极为匮乏的国家，每年仅用于包装的木材就占商品材总量的1/6左右，因此，以新型材料如单板层积材（LVL）等替代原木用于机电产品的包装对缓解我国森林资源缺乏的矛盾有着十分重要的意义。

同时，由于机电产品对精度与可靠性的要求非常高，这需要其木制包装箱在运输和周转的过程中具有良好的力学性能，因而必须对机电木制包装箱的力学性能进行研究。本文通过对南京某公司某型机电产品木制包装箱进行实际测绘后，基于大型三维建模软件Pro/ENGINEER创建了木制包装箱的几何模型，并利用经典力学理论与基于ANSYS的有限元仿真两种计算方法分别对松木与杨木LVL两种材料的木制包装箱结构静态力学性能进行了详细分析，通过对比分析发现：基于ANSYS的有限元分析结果与经典力学理论分析结果相吻合，两者之间的相对误差非常小，上限误差为12.189%，最小误差仅为0.102%；杨木LVL木制包装箱的力学性能完全符合机电木制包装箱实际使用的要求，因此，杨木LVL完全可以替代松木等原木作为机电包装材料。

此外，本文通过对现有木制包装箱结构进行模态分析，得到了木制包装箱结构的固有频率与相应的模态振型，为木制包装箱在振动、冲击等后续工况下的力学性能分析提供了一定的基础，通过模态分析可发现：木制包装箱的前十阶固有频率均小于30Hz，而木制包装箱在运输和周转的过程中通常受到的外部激励频率一般小于25Hz，容易在外部激励的作用下发生共振，因而对木制包装箱进行模态分析研究是十分必要的，在必要的时候需采取适当的措施避免木制包装箱结构与外部激励发生共振。

对现有木制包装箱的底架枕木与纵梁进行了优化设计。优化分析前底架枕木的截面宽度、截面高度、上限挠度与总体积分别为0.120m、0.020m、4.441×10-3m与3.504×10-3m3，优化后枕木的截面宽度、截面高度、上限挠度与总体积分别为0.044m、0.032m、3.086×10-3m与2.065×10-3m3，尽管优化后枕木的截面高度尺寸比优化前增加了60%，但优化后枕木的截面宽度尺寸、上限挠度以及总体积分别比优化前减小了63.333%、30.511%与41.067%；优化前底架纵梁的截面宽度、截面高度、上限挠度与总体积分别为0.170m、0.150m、3.389×10-3m与0.127m3，优化后纵梁的截面宽度、截面高度、挠度与总体积分别为0.148m、0.158m、3.370×10-3m与0.116m3，尽管优化后纵梁的截面高度尺寸比优化前增加了5.333%，但优化后纵梁的截面宽度尺寸、挠度以及总体积分别比优化前减少了12.941%、0.561%与8.661%。

通过对比分析优化前后底架枕木（或纵梁）的力学性能可知：合理减小木制包装箱底架枕木（或纵梁）的截面宽度尺寸，同时适当增加其截面高度尺寸，可以使木制包装箱底架枕木（或纵梁）在满足使用性能要求的同时，降低木材的使用量。