为研究并量化目前常用包装材料在随机振动荷载作用下的防护性能、适用范围以及动态响应规律，制作了EVA 、 ACF、EPE、 三种不同材料的手镯包装，包装设计如图所示。可分为两部分:上部围护部分及下部衬垫部分，包装外尺寸为长90mm，宽90mm。上部围护内直径80mm，高10mm。并为探究衬垫的适用边界，设置了三种衬垫厚度:5mm、10mm、15mm，故包装的总高度为15-25mm。所使用的手镯内径 70mm，外径80mm。

　　本次振动试验采用美国Lansmort公司型号为M7000-10的液压振动台，该设备能提供频率范围3-300Hz的振动激励,最大载重量998kg。振动台配有 TouchTest Vibration软件，可进行预定的正弦扫频与随机振动试验，并有多个采集通道由传感器连接到产品的特定部位，采集需要的响应数据

　　由于振动测试系统不能直接测得产品的加速度时域信号，采用美国NationalInstruction 公司的数据采集仪(Data Acquisition Card，DAC)进行加速度信号的采集用于产品的时域响应对比分析,由采集仪采集电信号通过各个加速度传感器的量程换算成加速度信号。加速度传感器为美国压电有限公司(PCBPiezotronicsInc生产的加速度传感器，由于此次试验只需测试产品在竖直方向上的振动响应，故选择单轴传感器。

　　本次试验选用ASTM 中的D4169-16测试标准作为随机振动激励谱型，考虑到手镯包装样品较小,在实验中控制不当则易出现振动移位导致激励加载不准确适当降低原有振动激励强度而保持其谱型，功率谱密度和谱型如下。

　　为了了解 ACF 手镯包装单元的振动传递特性，ng28下载先对 ACF 手镯包装单元进行扫频振动试验，再根据扫频试验结果设置随机激励谱。振动测试系统扫频范围为3-200Hz，加速度幅值为0.2g，扫频速率为12Hz/min。在随机振动试验中输入激励谱:修正的ASTM卡车运输振动功率谱。将传感器连接到振动测试系统得到加速度响应PSD的数据，连接到数据采集仪得到加速度时域数据。设置振动控制系统的振动时间为2分钟。

　　加速度传感器固定在上图中台面及手镯上部，固定位置如图所示。传感器参数在下表中列出。采集产品加速度时域信号时，设置采集仪的电压范围是-10v至10v，信号采样频率为1000Hz，采样时间是2min，接线端口为设置为RSE，读取并记录加速度响应数据。在扫频振动试验时台面使用了SNLW58008传感器测量台面时域信号,随机振动试验时使用了SNLW52874传感器测量台面时域信号。

　　1.将手镯样品放置在包装凹陷内，将整个包装单元放置在振动台面中央，确保包装件在台面中心位置。

　　2.将加速度传感器固定在振动台面以及手镯样品对称位置上，另一端连接到数据采集的通道。ng28下载在 NILab ViewSignalExpress中进行采集参数设置，打开振动控制系统中的 Touch Test Vibration进行激励谱型与振动强度的设定。采用的随机振动谱型分为三种强度等级，一共有三组不同振动激励试验。3.先进行正弦扫频试验，设置扫频范围、扫频幅值和速率，记录数据。再进行随机振动试验，对手镯包装单元施加修正的 ASTM 激励谱激励，振动强度从等级三到等级一分别测试，记录各组数据。4.更换不同类型的包装，手镯样品不变，再依次进行上述实验步骤3.3 数据处理

　　时域数据:将采集卡采集的电信号数据通过各个加速度传感器的量程换算为时间加速度数据，并作为后续有限元分析中的加速度激励数据。

　　频域数据:利用 MATLAB软件对数据进行分段处理，调用了Pwelch函数进行功率谱密度的计算。原始数据的采样率是1000Hz,数据长度为120秒。使用周期图法进行处理时将信号分为多段进行平均。对每一段信号进行加窗处理。设置每段数据长度为 1024，汉宁窗加窗数为256，每段数据的重叠长度为128。

　　依照GB/T 4857.10-2005“包装--运输包装件基本试验第10部分:正弦变频振动试验方法”对手镯包装单元进行正弦扫频振动试验，得到了托盘堆码产品响应的加速度-频率曲线

　　由图中ACF材料的扫频实验结果发现ACF材料包装单元没有明显的共振点，总体上可以发现其比EPE、EVA 材料有更高的共振频率，ACF材料在低频段有更好的防护能力,在振动频率增大过程中将逐渐靠近共振区域使得振动响应增大，防护效果相对低频振动时减弱。ng28下载随着材料厚度的增大，ACF材料包装单元的振动响应有所降低，材料厚度对材料的缓振性能有一定的加强，且共振峰越来越不明显，表示在材料厚度增大过程中有效地降低了共振区域响应，共振频率逐渐增大。

　　包装材料的阻尼是振动中能量耗散的主要原因,能够减轻因为产生共振而施加在产品上的能量。本文采用了半功率带宽法计算阻尼比:

　　进行正弦扫频试验后，将产品的响应数据代入上式中即可得到阻尼比数据。不同厚度的不同包装阻尼比计算如下：

　　由试验结果计算包装单元阻尼比结果，EVA、EPE材料包装单元的阻尼比随着衬垫厚度的增加逐渐增大，与一些学者的研究结果相反，而ACF材料由于在各个频段的振动响应差距不大,未能成功利用上述半功率带宽法公式计算得出阻尼比，由实验曲线初步估计ACF材料阻尼比相较对比的两种材料大得多。

　　随机振动试验中 ACF 材料响应明显低于EPE、EVA 材料的振动响应，表现出了极好的缓振能力。下图中给出5mm厚衬垫的包装材料振动时域响应信号，从左至右依次为 ACF、EPE、EVA 材料响应数据：

　　不同厚度的 ACF 在不同振动等级下的响应数据对比如下，随着衬垫厚度的增加,在随机振动过程中振动响应会有突然增大的现象,响应数据中出现“尖峰”是由于材料厚度增加导致其刚度减小，阻尼比减小，在振动过程中的材料的缓振能力突然减弱，使其响应突增。但由于衬垫厚度的增加，加强了其整体的缓振能力，在一定厚度范围内响应是随着衬垫厚度的增加而减弱的。

　　对获得的时域信号进行功率谱密度分析得到不同强度激励下不同厚度的材料包装单元 PSD 数据如下：

　　由PSD曲线可看出ACF材料有更好的隔振性能，能比EPE、EVA材料更好的缓冲振动能量，减小产品的振动响应，对包装产品的保护有积极的意义。对于不同厚度的包装材料，对EVA、ACF材料，衬垫厚度的增加对缓震性能的提升不明显，材料厚度增加导致的材料用量增加可能是不经济的做法，从其他方面如包装设计、材料改进等方面对包装进行改善将会有更好的效益。对EPE材料，可看出随着材料厚度的增加却导致振动响应的增加。从PSD曲线看出其共振区域逐渐减小，相应的阻尼系数减小，降低了EPE材料的缓震能力，且在随机振动加载过程中产品有更大幅度的跳动现象发生，而使其产品包装的相应增大。