冲击试验方法

冲击是物流过程中比较普遍的一种危险因素，它对产品包装系统所造成的危害最直观。因此，在各个标准体系中，甚至是公司的企业标准中，都必然涉及到冲击试验项目。

一般来说，我们所考察的冲击是指反映在产品包装系统上的加速度水平较高＼作用时间较短的瞬态作用。最典型的例子就是跌落。但作为一个研究包装测试的专业机构，在我们的理解中，冲击所包含的范围要更大一些。而且，随着运输包装件在物流过程中所遇到的情况不同，冲击试验也有着各种各样的试验方法。

冲击试验的方法从目的上可以分成两类：

其一是考察包装对产品的保护能力，包括；跌落试验、水平冲击试验、垂直冲击试验等等；

其二是考察产品对冲击危害的耐受程度，包括：产品脆值试验等等。

从试验的控制方法和结果上也基本可以分成两类：

一种方法是模拟实际流通过程中运输包装件可能遇到的各种冲击现象，在试验过程中主要控制冲击的末速度。所谓末速度就是运输包装件在冲击前一刻的速度。控制跌落高度也是控制冲击末速度的一种方法。对于自由落体来说，v ＝(2gh)^1/2 ，可知跌落高度和冲击末速度之间是可以简单互换的。我们在试验室通过控制，就可以模拟包装件在流通过程中经受的危害。

另一种方法是控制冲击加速度和冲击持续时间。根据这种控制方法，我们可以非常精确的在试验室再现当时的情况。这种控制方法比较复杂，除了加速度和持续时间，还要考虑冲击波形、冲击响应等因素的影响。

跌落试验是一种普遍使用的试验方法，用来模拟物流过程中产品——包装系统所经历的冲击。跌落试验也有几种不同的方法，分别模拟实际流通过程中的不同情况。但它们都有一些共同的基本要求。其一是释放装置不能对试验样品造成明显的影响，其二是跌落平台必须有足够的质量和刚性。根据GB/T4857.5的要求，跌落平台的质量应达到试验样品质量的50倍以上。

自由跌落是运输包装件的基本试验之一，主要方式是将包装件从一定的高度释放，使它以自由落体的方式跌落到地面上。自由跌落试验可以分成面、楞、角跌落，分别考察不同的跌落方向对产品——包装系统的影响。

转动跌落是从欧美等国的标准中翻译的术语，我国标准中统称为大型运输包装件的跌落试验。转动跌落的主要方法是以包装件的一边或角支承在地面或垫块上，抬起包装件的对边或对角到预定的高度，释放并跌落。转动跌落有一个问题，就是什么样的包装件适用这种试验方法。在不同的标准中对大型运输包装件的规定各不相同。这就需要我们根据自己的实际情况来加以选择。

倾翻试验时，将包装件按预定状态放置在冲击台面上，在包装件中心上方的位置施加水平力，使包装件自由倾翻。倾翻试验在国家标准和ISO,ASTM、ISTA等标准中都有规定，但各自的要求都有一定的区别。

水平冲击是将包装件按照预定的状态，以预定的速度与一个档板相撞。档板要垂直于包装件的速度方向。在国家标准GB/T4857.11、IS02244、ASTM D5277中都分别对斜面、吊摆冲击试验作了相应的规定。这两种水平冲击试验都有各自的特点。水平冲击试验一般用来评价包装件在受到水平冲击时对产品的保护能力。在实际的物流过程中，包装件受到水平冲击的情况很多，比如汽车刹车、列车编组等等。

无论是跌落还是冲击，对于运输包装件内的产品来说，每一次都可以反映成一个加速度——时间历程。从破损理论来看，峰值加速度和冲击速度变化是导致产品破损的决定因素。冲击时，地面的软硬和面积的大小都会对冲击的强度造成影响，这些影响也都可以从这两个决定因素中体现出来。

垂直冲击试验机主要由导轨、冲击台、程序发生器、冲击质量块等组成。试验时，运输包装件要紧密的固定在冲击台上，随着冲击台一起冲击到质量块上，并通过程序发生器产生预定的冲击波形。常用的垂直冲击试验标准是ASTM D5487。

可控水平冲击试验必须使用可控水平冲击试验机来完成。可控水平冲击试验机由台车、轨道、冲击质量块以及程序控制器组成。包装件放置在台车上，以一定的速度冲击质量块，通过程序控制器产生所需要冲击脉冲。可控水平冲击试验的控制参量很多，可以分别控制冲击末速度、冲击加速度、冲击时间、冲击速度变化以及前面讨论过的冲击波形。从使用的标准上看，有ASTMD4003、GB4857.15、ISTA等可供选择。

危险物冲击不是一种单独的试验方法。在上面讲到的各种冲击试验中都可以应用危险物冲击。所谓危险物冲击就是在包装件与冲击面之间放置特定的刚性物体，使包装件在冲击时首先与这一物体接触，从而使包装件受到更严酷的破坏。我国的标准中没有危险物跌落的明确要求，但在ISTA标准中明确提出了有关危险物跌落的规定。所谓危险物跌落是在试验设备的冲击台面上放置各种标准的危险物，并使包装件跌落到危险物上。是模拟装卸时地面不平或有异物的情况下包装对产品的保护能力。

对运输包装件的试验只能考察包装是否可以保护产品，并不能证明包装是否合理。基于这个目的，我们必须了解产品本身到底能经受多大的冲击。也就是我们常说的冲击脆值。冲击脆值高，产品的耐冲击能力就强，我们可以适度地降低包装的强度；冲击脆值低，产品的耐冲击能力弱，就需要提高包装的强度。在产品冲击脆值的试验中包括两种不同的实验方法。一种是通过包装件的跌落实验来测试产品脆值，另一种是通过垂直冲击试验机来测试。目前，国内外都普遍采用产品的垂直冲击试验来测试产品的脆值。可以使用的标准包括：GB/T15009-94，GB/T8171—87，ASTMD3332-99等。

堆码试验方法

堆码试验是检测时间对包装材料的影响程度。从经验来看，随着包装件装载量的增加，对该包装件所施压力的保持时间会减少。

堆码多发生在仓储过程中，需要针对码放在最下层的包装件进行考察。堆码强度取决于产品外包装、产品自身，堆码方式以及堆码环境，要综合所有因素，就需要再现仓储过程的试验方法，该试验方法可以评定运输包装件在堆码时的耐压强度及对内装物的保护能力，借此可研究包装件受压影响，如外包装变形、包装材料产生蠕变、内装产品出现破裂、压坏情况等等。

我们通常采用静载荷堆码试验方法和压力试验机的堆码试验方法，根据不同需要，选择其一。静载荷堆码试验使载荷保持预定的持续时间或直至包装件压坏。该方法形式方便，周期长，可配合一定的温、湿度环境，再现包装件所处的真实环境。压力堆码试验借助能使压板均匀移动，施加预定压力的压力试验机。负荷逐级增加，如果未达到预定值，受压包装件已变形、压坏，则终止试验。也可以按预定值作一次性下压或直至破坏为止。负荷达到预定值时，持续到预定时间，观察其变化。这种方法的试验精度高。试验周期短，它是模拟堆码对包装件的影响。可分别参照GB4857.3_1992, GB4857.16-1992。

考虑到实际情况，堆码往往不是单一同类货物的堆码，混装货物占有相当大的比例。在得到混装货物平均密度的前提下，我们还要考虑到选择仓储堆码高度和堆码运输的劣变系数，即可得出相应的堆码强度，例如，ISTA 3C 2001是针对动态压力试验，把包装件从体积和质量上分类，分成<0.06m3或<14kg的包装件和>0.06m3或>14kg的包装件。

总之，我们还是应根据实际物流环境的要求选择最适当的试验方案，使包装产品获得最合理的包装。

振动试验方法

包装件在运输过程中，不管使用何种运输工具，由于路面和运输工具的原因，包装件都会振动。实际过程中，包装件的振动是非常复杂的，因为一般包装件是在堆码情况下运输的，所以要考虑堆码振动；另外，包装件在运输过程中如果没有固定，则除了振动以外，可能还会发生连续冲击现象。振动会使产品内部因反复施加作用力而使螺钉松动、部件变形、产生裂纹，因为包装或产品相互移动造成表面擦伤或漆膜脱落，特别是当发生共振现象时，对产品的破坏作用更大；振动还会对包装材料产生影响，改变包装件的抗压、抗冲击和缓冲性能。振动试验就是要考察包装件的抗振动能力。

振动试验可以作为单独试验，考察包装件的抗振动能力；也可以作为整个试验的一部分，因为经过振动试验以后，包装和产品的物理机械性能都会有所下降，考察包装件振动后，是否能抵抗冲击、跌落等其他因素造成的损害。

振动试验波型包括正弦波、三角波、方波，有垂直、水平、椭圆、斜线等几种不同的振动方向，振动形式有定频试验、扫频试验、随机试验三种形式。

定频振动是让包装件在某一个固定的频率下振动，试验强度值有振动频率、振动加速度或位移、振动持续时间。振动频率一般选取运输过程中主要的振动频率或包装件的共振频率，考察包装件在特定频率下的抗振性能。

车辆振动试验是一种特殊的定频振动试验，美国对这种试验使用较多，试验方法是将包装件按正常运输状态放置在振动台上，保证振动峰值不变，调节振动频率使包装件跳起并达到规定高度要求，在该振动频率下振动，使包装件跳起的次数达到规定的要求后停止试验。这种试验方法考察的是连续冲击对包装件的影响。

扫频振动试验是一种变频振动，振动频率在一定的频率范围内，以固定的扫频速率，不断地改变。包装件作扫频试验有两种方法，一种方法是为了寻找共振点，扫频后一般要在共振频率上谐振，我国普遍采用这种试验方法；另一种试验方法是在试验时用较高的振动加速度，在一定频率范围内来回振动多次，其目的是考察包装件在一定频率范围内的抗振性能。

实际过程中，运输工具的振动情况是由运输方式、路面情况、运行速度、和运输工具自身特性决定的，振动源是不规则、随机的，无法用公式来准确描述具体的振动过程；运输工具对振动的传递性能也干差万别，和运输工具的结构及缓冲方式、载荷的重量及重心位置、轮胎情况、包装件在运输工具上的位置都有很大关系。显然定频试验、扫频试验都和实际情况有较大出入，为了更好地模拟实际振动，需要采用随机振动试验。

随机振动是在振动过程中质点运动周期没有规律，并且过程永不精确重复。为了描述随机振动特性，必须采用统计力学和信息理论的方法。随机振动试验中，通常用功率谱密度来描述随机振动特性，缩写为PSD，它反映的是振动过程在不同频段的能量分布。

公路、铁路、空运、海运各种运输方式的随机振动功率谱密度曲线各不相同，即使在一种运输方式下，功率谱密度曲线也不一样。以公路运输为例，公路等级、车型、载重等因素都会影响功率谱密度曲线的形状和加速度均方根值。试验时，功率谱密度要根据包装件的实际运输过程选取，同时还要根据包装件的价值、性质选择保险等级，综合考虑上述因素，最终确定功率谱密度曲线。

　　在进行随机振动试验时，样品的码放应尽量模拟实际情况，包括样品放置方向、堆码层数等，夹具应能保证样品在振动方向上自由移动。如果无法确定包装件在运输过程中的码放方向，就需要将任何一种可能的方向都进行振动试验。

[时间：2003-11-06  作者：中国包装工业  来源：中国包装工业]