高斯與非高斯隨機(jī)振動(dòng)對洗護(hù)產(chǎn)品包裝的影響

路冰琳，孫宜恒，潘玉軍，張曉龍，曾亮

高斯與非高斯隨機(jī)振動(dòng)對洗護(hù)產(chǎn)品包裝的影響

路冰琳1，孫宜恒2，潘玉軍3，張曉龍4，曾亮5

（1.中國包裝科研測試中心，天津 300457；2.廣州立白企業(yè)集團(tuán)有限公司, 廣州 510000； 3.岱納包裝（天津）有限公司，天津 300000；4.上海崴爾聲振科技有限公司，上海 200000； 5.杭州杭美質(zhì)量技術(shù)服務(wù)有限公司，杭州 310000）

研究高斯激振力和非高斯激振力的隨機(jī)振動(dòng)對商品包裝的影響差異，提供隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法和參數(shù)，并對商品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)方案提供優(yōu)化建議。利用科學(xué)計(jì)量方法研究隨機(jī)振動(dòng)技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢。通過增大峭度的方法進(jìn)行非高斯激振模擬隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)。研究隨機(jī)振動(dòng)強(qiáng)度通過功率譜密度和疲勞損傷的表達(dá)，以及隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間與疲勞損傷的表達(dá)關(guān)系。電商渠道銷售通過快遞配送的洗潔精商品包裹優(yōu)先采用ISTA 3A—2018 Packaged-Products for Parcel Delivery System Shipment 70 kg (150 lb) or less。使用Over-The-Road Trailer圖譜和Pick-up and Delivery Vehicle圖譜進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，通過加載峭度進(jìn)行加速模擬試驗(yàn)和加強(qiáng)模擬試驗(yàn)。在洗潔精商品包裹加載峭度為5、7、9條件下，能夠復(fù)現(xiàn)實(shí)際配送中商品的貨損。基于試驗(yàn)結(jié)果提出的包裝設(shè)計(jì)修改方案在加強(qiáng)模擬試驗(yàn)條件下可以實(shí)現(xiàn)商品防護(hù)的功能。全渠道供應(yīng)鏈配送商品包裹應(yīng)采用高效、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)室測試方法，為運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)和驗(yàn)證提供方法和數(shù)據(jù)。

非高斯隨機(jī)振動(dòng)；洗潔精；運(yùn)輸包裝；隨機(jī)振動(dòng)；疲勞損傷；高斯隨機(jī)振動(dòng)；功率譜密度

國家發(fā)展改革委于2021年7月印發(fā)的《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，國家發(fā)展改革委、交通運(yùn)輸部印發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步降低物流成本的實(shí)施意見》，國家發(fā)展改革委、國家郵政局、工業(yè)和信息化部等八部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快推進(jìn)快遞包裝綠色轉(zhuǎn)型的意見》，均提到推動(dòng)物流降本增效、促進(jìn)資源高效利用，進(jìn)一步加快物流綠色高質(zhì)量發(fā)展。包裝件運(yùn)輸性能測試作為一項(xiàng)科學(xué)有效的手段，能夠?yàn)榘b減量化及綠色轉(zhuǎn)型提供方法和依據(jù)，如運(yùn)輸包裝測試程序ISTA 3A[1]。目前，運(yùn)輸包裝性能測試方法較成熟且應(yīng)用較普及，但在模擬運(yùn)輸條件方面還存在差異，特別是公路運(yùn)輸對貨物造成的運(yùn)輸疲勞機(jī)械損傷模擬方法的應(yīng)用方面。

1 隨機(jī)振動(dòng)技術(shù)發(fā)展

以Web of Science和“中國知網(wǎng)”為分析數(shù)據(jù)源，對隨機(jī)振動(dòng)技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展情況從研究文獻(xiàn)產(chǎn)出態(tài)勢、合作網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵詞聚類分析等方面進(jìn)行了系統(tǒng)梳理。

隨機(jī)振動(dòng)研究文獻(xiàn)產(chǎn)出態(tài)勢如圖1所示，隨機(jī)振動(dòng)相關(guān)技術(shù)已經(jīng)歷了40余年的發(fā)展，最早的一篇研究為HOWELL L J于1975年發(fā)表的《約束修正對阻尼線性結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)的影響》論文。隨機(jī)振動(dòng)研究在1990年后呈現(xiàn)顯著增長趨勢，2002年后年均發(fā)文量超過100篇，在學(xué)術(shù)界引起了較大的關(guān)注，隨機(jī)振動(dòng)研究處于快速發(fā)展階段。關(guān)鍵詞聚類分析結(jié)果顯示，隨機(jī)振動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在非線性激蕩器、疲勞壽命、環(huán)境振動(dòng)試驗(yàn)、質(zhì)量阻尼器、車?橋系統(tǒng)、生物動(dòng)力響應(yīng)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、風(fēng)洞測試系統(tǒng)、隨機(jī)?激勵(lì)等方面。非高斯振動(dòng)的研究主要與非線性振蕩器和疲勞壽命相關(guān)，且與順風(fēng)向響應(yīng)、細(xì)胞映射法、近似解法、滯回模型、統(tǒng)計(jì)線性化、隨機(jī)過程等方向交叉[2]。其中，非線性振蕩器的研究在1990年前后受到廣泛關(guān)注，隨后研究頻率激增，且研究熱度持續(xù)至近年。目前，隨機(jī)振動(dòng)相關(guān)研究已在各個(gè)領(lǐng)域形成了一定的研究規(guī)模，但針對非高斯振動(dòng)的研究并不多。為了探究非高斯振動(dòng)在運(yùn)輸包裝領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展，按“packaging”主題對采集的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)一步篩選，得到259篇論文。目前有32個(gè)國家和地區(qū)發(fā)表了與包裝隨機(jī)振動(dòng)相關(guān)的論文，在全球范圍內(nèi)非高斯振動(dòng)應(yīng)用于運(yùn)輸包裝領(lǐng)域的研究正在形成緊密廣泛的合作網(wǎng)絡(luò)。中國和美國的發(fā)文量較大，分別以105、61篇位居全球第一、第二，中國與美國、日本、澳大利亞的合作較密切[3]。包裝隨機(jī)振動(dòng)研究關(guān)鍵詞聚類分析結(jié)果顯示，近年來非高斯隨機(jī)振動(dòng)相關(guān)研究主要集中在運(yùn)輸包裝系統(tǒng)和振動(dòng)水平相關(guān)領(lǐng)域。

圖1 隨機(jī)振動(dòng)技術(shù)研究論文產(chǎn)出態(tài)勢

國內(nèi)將非高斯隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)用于包裝的研究集中在峭度、偏斜度等參數(shù)對堆碼包裝件振動(dòng)疲勞損傷的累積影響上[4]，應(yīng)用于單個(gè)運(yùn)輸包裝件的研究還鮮有報(bào)道。在經(jīng)受環(huán)境載荷引起的振動(dòng)激勵(lì)作用時(shí)，運(yùn)輸包裝件實(shí)際的振動(dòng)載荷呈現(xiàn)明顯的非高斯特性，因此使用非高斯振動(dòng)數(shù)值模擬技術(shù)評估安全性和可靠性能夠減小傳統(tǒng)高斯振動(dòng)的近似處理所產(chǎn)生的較大分析誤差[4-5]。在運(yùn)輸包裝測試中使用非高斯隨機(jī)振動(dòng)測試能在加強(qiáng)模擬試驗(yàn)條件下實(shí)現(xiàn)安全配送商品的功能，對于加快推進(jìn)降低物流成本及快遞包裝綠色轉(zhuǎn)型具有重要意義。

綜上所述，隨機(jī)振動(dòng)技術(shù)已在各個(gè)領(lǐng)域形成了一定的研究規(guī)模，非高斯振動(dòng)應(yīng)用于包裝領(lǐng)域的研究正在全球范圍內(nèi)形成緊密的合作網(wǎng)絡(luò)。隨機(jī)振動(dòng)設(shè)備的非高斯激振器在國內(nèi)的應(yīng)用還不普及，將其應(yīng)用于我國運(yùn)輸包裝領(lǐng)域解決實(shí)際包裝件的可靠性問題將是該技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。

2 運(yùn)輸包裝件隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法

2.1 研究意義

隨機(jī)振動(dòng)對包裝商品運(yùn)輸?shù)挠绊懯且豁?xiàng)重要課題，針對公路運(yùn)輸包裝貨物的防護(hù)和商品運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)具有重要的實(shí)際意義。實(shí)驗(yàn)室中的隨機(jī)振動(dòng)模擬方法采用高斯分布激振力是目前我國普遍應(yīng)用于包裝和輕工產(chǎn)品的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法。在現(xiàn)實(shí)情況下獲得的振動(dòng)信號多為非高斯信號分布，因此應(yīng)用現(xiàn)有試驗(yàn)方法的用戶在長期實(shí)踐中仍然面臨實(shí)際運(yùn)輸破損與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果存在差異的難題。針對隨機(jī)振動(dòng)模擬試驗(yàn)方法，國際學(xué)者正在探索更接近真實(shí)環(huán)境的模擬技術(shù)，其中將非高斯激振力用于運(yùn)輸包裝件振動(dòng)試驗(yàn)是方法之一。

從模擬非高斯振動(dòng)的角度來看，峭度相較于偏度是更重要的參數(shù)，它能夠表征時(shí)域信號峰值的概率，利用該值可以使實(shí)驗(yàn)室模擬數(shù)據(jù)的概率密度函數(shù)更接近實(shí)測數(shù)據(jù)。峭度描述了概率密度函數(shù)中間部分的尖銳度或平滑度，以及概率密度函數(shù)尾部的窄度或?qū)挾萚6]。任何偏度不為0或峭度不為3的隨機(jī)過程稱為非高斯過程，實(shí)測振動(dòng)的峭度常常大于3。文中使用峭度的非高斯激振隨機(jī)振動(dòng)方法是一種更接近現(xiàn)實(shí)情況的模擬方法，是可靠性驗(yàn)證、包裝減量、包裝設(shè)計(jì)的重要手段。現(xiàn)有用于包裝件隨機(jī)振動(dòng)的測試方法以高斯分布（峭度為3）的條件進(jìn)行測試，通過PSD和RMS控制試驗(yàn)條件。真實(shí)的振動(dòng)是非高斯分布，采用實(shí)際采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)和在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的數(shù)據(jù)進(jìn)行峭度控制，可模擬實(shí)際振動(dòng)環(huán)境。高斯分布難以達(dá)到7峰值，而7峰值在實(shí)際振動(dòng)環(huán)境中真實(shí)存在。對隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)加載較高的峭度是一種更具破壞性的環(huán)境條件，被測樣品將暴露在更惡劣的環(huán)境中。更高的峭度意味著更高的加速度峰值和峰值停留時(shí)間。在實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)實(shí)際振動(dòng)環(huán)境的RMS值和最大加速度峰值，通過第3種控制參數(shù)——峭度，可以控制均方根值較高的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間。文中研究應(yīng)用了VR公司的Kurtosion?技術(shù)，每秒鐘都可復(fù)現(xiàn)7峰值。Kurtosion?技術(shù)通過增加峭度來減少測試時(shí)間[7]。峭度控制技術(shù)是一種重要的控制技術(shù)，使得產(chǎn)品的響應(yīng)能夠達(dá)到預(yù)計(jì)峭度，實(shí)現(xiàn)真正的峭度控制，并能與振動(dòng)臺(tái)測試設(shè)備匹配使用。該方法可為研究隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)提供參考，為隨機(jī)振動(dòng)設(shè)備的開發(fā)和改進(jìn)提供數(shù)據(jù)和應(yīng)用范疇評估，推廣國內(nèi)國際相關(guān)設(shè)備與技術(shù)的市場，推動(dòng)我國隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法的研究發(fā)展，加快我國隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的修訂，還可為商品運(yùn)輸前包裝驗(yàn)證提供具有重要意義的參考。

在全渠道供應(yīng)鏈配送模式下，包裝快消品的一級包裝設(shè)計(jì)和三級運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)都面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在公路長途運(yùn)輸中，振動(dòng)危害對商品一級包裝的可靠性和三級運(yùn)輸包裝的強(qiáng)度可產(chǎn)生顯著影響，可導(dǎo)致一級包裝和三級運(yùn)輸包裝的外觀、密封性、強(qiáng)度等方面損壞或失效。日化品牌商對商品貨損和品牌信譽(yù)均有明確要求，其中包裝被視為商品的組成部分，在產(chǎn)品研發(fā)和包裝設(shè)計(jì)階段對商品的銷售包裝和運(yùn)輸包裝均提出了相應(yīng)要求。目前，實(shí)驗(yàn)室模擬運(yùn)輸測試結(jié)果與實(shí)際運(yùn)輸情況存在差異，對貨損的緣由無法判斷，需要進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)室模擬測試的參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。洗護(hù)產(chǎn)品的旋蓋和泵頭在物流中會(huì)出現(xiàn)旋蓋返松、泵頭彈起等現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品漏液。

2.2 研究內(nèi)容

以包裝洗潔精商品為研究對象，在高斯激振力和非高斯激振力下進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)對比分析，研究隨機(jī)振動(dòng)對商品的影響，探究商品在實(shí)際運(yùn)輸中的破損原因，具體研究內(nèi)容如下[8]。

1）對樣品加載相同的PSD功率譜密度振動(dòng)，對比高斯激振與增加峭度的非高斯激振的強(qiáng)度、能量分布和疲勞損傷，同時(shí)觀察樣品包裝件的損傷程度。

2）考察加載相同峭度的2組PSD功率譜密度振動(dòng)。

3）考察在包裝件多個(gè)承載面上加載相同峭度和PSD功率譜密度振動(dòng)。

4）識別與現(xiàn)實(shí)環(huán)境最相似的加載條件，確定實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)需要的峭度、試驗(yàn)時(shí)間、包裝件試驗(yàn)承載面等設(shè)置。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 樣品和包裝件標(biāo)識

試驗(yàn)樣品為某品牌洗潔精商品運(yùn)輸包裝件（包含泵頭瓶），如圖2所示。包裝箱外尺寸為220 mm× 165 mm×274 mm，包裝件的毛質(zhì)量為4.70 kg。

根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整包裝件的標(biāo)識，包裝件面、棱、角按照實(shí)際運(yùn)輸擺放位置進(jìn)行標(biāo)識，2#和4#面的面積最大，標(biāo)識方式如圖3所示。

圖2 洗潔精商品運(yùn)輸包裝件

圖3 樣品的擺放與標(biāo)識

3.2 設(shè)備

主要設(shè)備：FT-36液壓振動(dòng)臺(tái)，載質(zhì)量為3 t，美國L.A.B；VR9500振動(dòng)控制器和Vibration VIEW控制器軟件，Vibration Research公司；LW181072輸出傳感器，PCB公司；114015振動(dòng)臺(tái)信號控制傳感器，PCB公司。

3.3 方法

3.3.1 樣品要求

在測試前，檢查樣品及外包裝。樣品外觀應(yīng)完好，外包裝箱、產(chǎn)品、內(nèi)部襯墊、一級包裝也應(yīng)完好。為了確保測試結(jié)果的有效性，在測試過程中不宜使用模擬物替代實(shí)際產(chǎn)品。[9]

3.3.2 高斯隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)

采用ISTA 3A Over-The-Road Trailer圖譜，對洗潔精商品運(yùn)輸包裝件的3#面、4#面進(jìn)行頂部加載的隨機(jī)振動(dòng)測試，見表1[10]。根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸情況，參考運(yùn)輸包裝測試標(biāo)準(zhǔn)（ISTA 3A），設(shè)備試驗(yàn)條件：40 kg載荷或不加載荷，載荷量向上取整到2 kg的整倍數(shù)。對6#面進(jìn)行頂部不加載的隨機(jī)振動(dòng)測試，測試時(shí)間根據(jù)ISTA 3A，在測試完成后暫不開箱檢查。

表1 ISTA 3A Over-The-Road Trailer隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的PSD

Tab.1 PSD of ISTA 3A Over-The-Road Trailer random vibration test

ISTA 3A Over-The-Road Trailer振動(dòng)圖譜如圖4所示。加載的盛裝容器要求：至少比試樣的加載面超出2.5 cm，且不超出7.5 cm，剛性底面的容器，如圖5所示。在振動(dòng)過程中，使用纏繞膜將加載容器和樣品箱固定，防止在振動(dòng)過程中加載部分跳起，造成對樣品的錘擊。

繼續(xù)進(jìn)行ISTA 3A Pick-up and Delivery Vehicle 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，如表2所示。對洗潔精商品運(yùn)輸包裝件的4#面做頂部加載隨機(jī)振動(dòng)測試，振動(dòng)圖譜如圖6所示。在測試完成后開箱檢查。將洗潔精商品運(yùn)輸包裝件的4#面朝下擺放，加載18 kg的頂部載荷，進(jìn)行30 min隨機(jī)振動(dòng)測試。根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸情況，設(shè)定18 kg為此次試驗(yàn)的載荷。

圖4 ISTA 3A Over-the-Road Trailer的振動(dòng)圖譜

圖5 隨機(jī)振動(dòng)加載載荷示意圖

表2 ISTA 3A Pick-up and Delivery Vehicle隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的PSD

Tab.2 PSD of ISTA 3A Pick-up and Delivery Vehicle random vibration test

3.3.3 非高斯隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)

先進(jìn)行ISTA 3A Over-The-Road Trailer Spectrum隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，對洗潔精商品運(yùn)輸包裝件的3#面、4#面進(jìn)行頂部加載隨機(jī)振動(dòng)測試，對6#面進(jìn)行頂部不加載的隨機(jī)振動(dòng)測試，在測試完成后暫不開箱檢查。根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸情況，將40 kg載荷設(shè)定為此次試驗(yàn)的參數(shù)，加載質(zhì)量參考ISTA 3A，向上取整到2 kg的整倍數(shù)。使用相同的高斯隨機(jī)振動(dòng)測試PSD圖譜，其加速度均方根值（Grms）為0.530 1，依次增加峭度（5、7、9），峭度為5時(shí)的加速度功率譜密度試驗(yàn)控制數(shù)據(jù)如圖7所示。[11]

圖6 ISTA 3A Pick-up and Delivery Vehicle的振動(dòng)圖譜

繼續(xù)進(jìn)行ISTA 3A Pick-up and Delivery Vehicle 測試，并加載峭度，對洗潔精商品運(yùn)輸包裝件4#面進(jìn)行頂部加載的隨機(jī)振動(dòng)測試，在測試完成后開箱檢查。根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸情況，將18 kg載荷設(shè)定為此次試驗(yàn)的參數(shù)。使用相同高斯分布激振力的隨機(jī)振動(dòng)測試PSD圖譜，Grms值為0.462 6，依次增加峭度（5、7、9），峭度為7時(shí)的加速度功率譜密度試驗(yàn)控制數(shù)據(jù)如圖8所示。

振動(dòng)時(shí)間和加載量與高斯隨機(jī)振動(dòng)相同，按照ISTA 3A的要求確定振動(dòng)時(shí)間和測試方向，測試步驟如表3所示。

3.3.4 開箱檢查

1）檢查外包裝箱狀態(tài)，確認(rèn)是否存在壓潰情況。如有必要，測量4種類型振動(dòng)測試前后試樣包裝的外尺寸差（分別測量長、寬、高）進(jìn)行對比。

2）如適用，檢查各類型振動(dòng)測試后產(chǎn)品包裝內(nèi)部材料的破損、壓潰情況，拍照并結(jié)合文字描述進(jìn)行對比。

3） 在振動(dòng)試驗(yàn)后，對泵頭和瓶身進(jìn)行檢查，對比多次試驗(yàn)對商品造成的損壞或磨損。[12]

4）檢查產(chǎn)品包裝瓶身標(biāo)簽或相關(guān)文字信息的磨損情況，確認(rèn)經(jīng)各類型振動(dòng)測試后是否出現(xiàn)文字磨損情況，避免信息傳遞時(shí)出現(xiàn)問題。

5）在檢查以上外觀后，對瓶身及泵頭未出現(xiàn)明顯破損的樣品進(jìn)行8 h的傾翻瓶身漏液測試，進(jìn)一步確認(rèn)產(chǎn)品包裝瓶的密封性。

4 結(jié)果與分析

高斯信號和非高斯信號峭度條件振動(dòng)試驗(yàn)記錄結(jié)果如圖9所示。[13-14]

圖7 ISTA 3A Over-the-Road Trailer隨機(jī)振動(dòng)峭度K=5

圖8 ISTA 3A Pick-up and Delivery Vehicle隨機(jī)振動(dòng)峭度K=7

表3 振動(dòng)時(shí)間和加載質(zhì)量

Tab.3 Vibration time and loading weight

注：*表示Over-The-Road (OTR), Pick-up and Delivery Vehicle (P&DV)。

圖9 包裝件高斯與非高斯隨機(jī)振動(dòng)對比結(jié)果

通過對比高斯分布激振和增加峭度的非高斯分布激振對洗潔精商品運(yùn)輸包裝件的響應(yīng)加速度和商品損傷程度的影響可知，增加峭度的非高斯分布激振更真實(shí)地還原了運(yùn)輸包裝件在實(shí)際運(yùn)輸中的貨損現(xiàn)象。貨損及試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

5 改進(jìn)方案

5.1 方案1

對洗潔精商品的一級包裝進(jìn)行改進(jìn)，即取消洗潔精產(chǎn)品密封蓋，直接使用泵頭進(jìn)行產(chǎn)品密封，如圖10所示。該方案的優(yōu)勢在于減少了無用零部件的使用，降低了泵頭在生產(chǎn)裝箱環(huán)節(jié)發(fā)生漏放的概率，降低了因運(yùn)輸導(dǎo)致的損壞概率。該方案能夠有效提升用戶體驗(yàn)。[15]

5.2 方案2

對商品的三級運(yùn)輸包裝進(jìn)行修改，通過增加EPE緩沖材料、減小紙箱尺寸來提升運(yùn)輸包裝件的緩沖性能，降低貨損率，如表5所示。

表4 樣品貨損情況及試驗(yàn)結(jié)果

Tab.4 Sample damage and test results

圖10 一級包裝改進(jìn)前后樣品對比

表5 三級運(yùn)輸包裝改進(jìn)方案

6 結(jié)論

非高斯隨機(jī)振動(dòng)可以在實(shí)驗(yàn)室模擬再現(xiàn)更接近于實(shí)際環(huán)境的隨機(jī)振動(dòng)帶給運(yùn)輸包裝件的疲勞損傷，同時(shí)縮短隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間。文中選擇ISTA測試標(biāo)準(zhǔn)中適用于快遞包裝件的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)功率譜，通過增加峭度再現(xiàn)貨損現(xiàn)象，重新評估包裝設(shè)計(jì)方案，并提出包裝優(yōu)化方案建議，為加快推動(dòng)物流降本增效及快遞包裝綠色轉(zhuǎn)型提供了理論和數(shù)據(jù)支撐，對推動(dòng)我國隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法的研究發(fā)展具有重要的實(shí)際意義。

為了降低商品運(yùn)輸包裝件在全渠道供應(yīng)鏈體系中的貨損，需進(jìn)一步考察隨機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的疲勞失效與跌落、沖擊進(jìn)行疊加時(shí)的危害強(qiáng)度。同時(shí)，還應(yīng)關(guān)注在實(shí)際運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的Grms水平及來源，以確定更恰當(dāng)?shù)募虞d峭度，制定出更科學(xué)的試驗(yàn)方案。

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Influence of Gaussian and Non-Gaussian Random Vibration on Packaging of Washing and Care Products

LU Bing-lin1, SUN Yi-heng2,PAN Yu-jun3,ZHANG Xiao-long4,ZENG Liang5

(1. China Packaging Research & Test Center, Tianjin 300457, China; 2. Guangzhou Libai Enterprise Group Co., Ltd., Guangzhou 510000, China; 3. Dayna Packing (Tianjin) Co., Ltd., Tianjin 300000, China; 4. VR Vibration, Shanghai 200000, China; 5. HQTS QA International Services Co., Ltd., Hangzhou 310000, China)

The work aims to study the difference of random vibration of Gaussian excitation force and non-Gaussian excitation force on packaged goods, to provide random vibration test methods and parameters, and to provide optimization suggestions for the design of commodity transport packaging. The development trend of random vibration technology was studied by means of scientific metrology. By increasing kurtosis, non-Gaussian vibration simulation random vibration test was carried out. The relationship between random vibration intensity and fatigue damage expression by power spectrum density and random vibration test time was studied. ISTA 3A-2018 Packaged-Products for Parcel Delivery System Shipment 70 kg (150 lb) or less was preferred for the detergent products sold by e-commerce channels through express delivery. Random vibration test was carried out by the Over-The-Road Trailer spectral and the Pick-up and Delivery Vehicle spectral. Accelerated simulation test and enhanced simulation test were carried out by kurtosis loading. Under the condition of kurtosis of 5, 7 and 9, the cargo damage of the goods in actual distribution can be reproduced. The modified package design scheme based on the test results can protect goods under the condition of strengthening the simulation test. The omni-channel supply chain should adopt efficient and scientific laboratory testing methods to provide methods and data for transportation package design and verification.

non-Gaussian random vibration; detergent; transport packaging; random vibration; fatigue damage; Gaussian random vibration; power spectral density

TB48

A

1001-3563(2023)23-0255-10

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.031

2023-03-28

責(zé)任編輯：彭颋