Page 121 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 3 期 苏萌晗，等： 不同材质包装容器在非高斯激励下的损伤分析 721

以 0%⁃highway⁃medium truck 节选信号为例，原
始 信 号 和 重 组 信 号 时 域 图 分 别 如 图 6（a）和（b）
所示。

图 7 瓦楞纸箱应力云图及易损点
Fig. 7 Stress cloud diagram and vulnerable points of
corrugated boxes

重组信号、20% 冲击信号和 80% 高斯信号激励下易
损点的应力雨流幅值分布，如图 9 所示。完整 8 条节

选信号及重组信号的累积损伤数据如表 4 所示。
使用 Miner 准则进行计算需要材料处于弹性阶
段，根据表 2 中的材料参数，瓦楞纸箱在振动过程中
所受到的最大应力幅值不超过其屈服应力，而线性
阶段的疲劳损伤与信号的排序无关，可以使用此准
则进行计算。分析表 4 中数据，8 条原始信号与重组
信号所造成的损伤接近，只有 60% 载重的重型卡车
在城市道路上的原始信号损伤为重组后的信号损伤
的 62.1%，这是由于信号进行重新排序后会影响雨
图 6 输入有限元的时域图 流循环计算过程中的终止点，从而改变雨流幅值大
Fig. 6 Time⁃domain diagrams of input finite element
小，最终导致损伤计算结果有差异。
中型卡车 4 条信号的冲击信号部分所带来的损
2. 2. 1 瓦楞纸箱损伤
伤均在 90% 以上。观察其原始信号，可以看到其冲
通过仿真求解，可从有限元软件中观察到瓦楞
击信号段均较短，在进行重新排序时大的冲击被集
纸箱经历振动后的易损点在底角，如图 7 所示。为
清晰展示瓦楞纸箱变形状况，在显示时进行了放大。 中串联到一起。由表 4 可以看出，冲击信号段的均
在实际应用中，瓦楞纸箱在使用时，会以承压性能更 方根大小明显高于原始信号，这也就造成了易损点
好的 CD 方向作为纸箱的承重方向，在经过长时间 的绝大多数损伤；重型卡车冲击段带来的损伤占比
使用后，最易损伤的部位为底部的四个角。仿真结 虽 然 没 有 中 型 卡 车 那 么 高 ，但 是 也 基 本 在 75% 以
果与实际情况相符。 上，这是由于重型卡车振动信号在提取出冲击信号
输 出 易 损 点 处 的 应 力 响 应 ，原 始 信 号 和 重 组 段之后，仍包含一定的大幅值信号，这些信号在高斯
信 号 在 瓦 楞 纸 箱 易 损 点 造 成 的 应 力 幅 值 分 别 如 信号段造成的损伤中发挥作用。这与课题组前期所
图 8（a）和（b）所示；使用雨流计数法计算原始信号、 得结论相一致。

图 8 瓦楞纸箱易损点应力幅值
Fig. 8 Stress amplitude of vulnerable points of corrugated boxes