在包裝箱的運輸過程中,無論是在沖擊環境下還是在振動環境下,包裝箱內的產品破損都是從易損零件開始旳。分析易損零件在振動環境下是否破損,不但要知道它的強度極限,而且還要知道它的振動特性。因此,在對產品包裝箱設計之前,進行振動試驗實質是對零件進行振動試驗,目的是確定易損零件的固有頻率、阻尼比及其幅頻特性曲線,從而對包裝箱進行一個合理的設計。
在一些大型的企業,對包裝本公司產品的出口包裝箱設計之前,都會對產品進行振動測試,主要的方式有兩種,及穩態振動試驗和自由振動試驗,1、穩態振動試驗,將產品固定在振動臺上,振動臺作正弦振動,振動的頻率子由小到大緩慢變化,用加速度計測量振動臺的加速度峰值和易損零件的加速度峰值,并計算零件系統的放大系數,據此繪制的曲線就是易損零件的幅頻特性曲線。
2、自由振動試驗,產品種類繁多,結構復雜,因而測試易損零件的振動特性會碰到各種各樣的復雜情況,有些零件質量很小,尺寸很小,無法固定傳感器,即使能夠固定,傳感器的質量也會根本改變零件的振動規律,使測試結果毫無意義,在這種情況下就要采用非接觸法測試零件的振動特性。無論是電測還是光測,傳統的非接觸法都是使零件作穩態振動。我國中國科技大學研制的光電測試法卻是對零件作自由振動試驗(見《振動工程學報》,1992年第1期),方法簡單,容易實現,而且測試結果相當準確,值得出口包裝箱設計人員借鑒。
光源為激光器,并使照射角與反射角相等,試驗前將干板原地作顯影、定影處理,使干板記錄下被測零件的靜止散斑場。適當敲擊零件,使它作自由振動。零件作自由振動時,它反射到干板上的斑場也隨之在原來的靜止斑場附近作往復運動,使通過干板的光強隨時間而變化,光強的變化是光斑運動造成的,因而通過干板的光強就是零件作自由振動的光信號。通過干板的光強經透鏡聚焦于光電管,將光信號轉化為電信號,電信號經放大后通過示波器就能顯示出零件作自由振動的圖像。因為零件自由振動與光強變化為線性關系,光電轉化又為線性關系,所以示波器圖像與零件自由振動也是線性關系。由示波器圖像可以求得零件自由振動的振幅。
對產品進行振動測試就意味著破損,所以要付出一定的代價,國內企業很少做這項試驗。美、英、日等發達國家做過許多工作,他們通過沖擊試驗和對產品在流通過程中實際破損情況的調查研究,并考慮產品價值,頒布了一些產品的脆值標準,可供同類產品的出口包裝箱設計參考,包裝箱設計的宗旨就是恰好包裝,工程師可以通過這些數據,從而設計出更加經濟、更加合理、更環保、更安全的恰好包裝。