傳統包裝運輸設計是：根據實驗得到產品的脆值，再由有關公式流通條件進行緩沖襯墊、外包裝容器的設計和紙箱結構的優化設計，還要進行校核和長時間的實踐檢驗。最后產品才能得到較為理想的包裝。傳統的運輸包裝設計的方法歷史周期長，要對產品直接試驗才能確定產品的脆值，還要借助實踐檢驗，所以會造成產品浪費；也容易造成產品的過包裝，從而造成包裝材料的浪費。能不能采用一定的理論、方法和技術將這一設計過程借助于計算機完成，已知產品和流通條件，直接求解產品脆值并設計出合乎要求及經濟可行的緩沖襯墊和外包裝容器。筆者所要論及的運輸包裝CAD系統便可實現這一要求。現介紹如下。

　　一、軟件系統組成

　　運輸包裝CAD系統主要是由產品脆值求解模塊、緩沖設計與校核模塊、紙箱結構設計與校核模塊、紙箱結構優化設計模塊和運輸包裝設計方案輸出模塊四大模塊組成。各模塊型對獨立各自完成一定的功能，但又彼此制約，相互依賴共同完成產品運輸包裝的設計任務。其各部分的相互關系用圖1來表示。

　　二、軟件各模塊功能及其實現

　　1、產品脆值求解模塊

　　該模塊的主要功能是由產品的已知參數（尺寸、彈性模量E、泊松比λ、密度ρ、阻尼系數γ等）出發，模擬試驗條件，利用計算機直接求解產品脆值。

　　傳統求脆值的方法主要有：沖擊機試驗法、緩沖跌落試驗法等。它們都是將產品在受到一定的瞬態沖擊，直至產品產生損壞喪失使用價值的情況下，對測得的數據進行處理而得到產品的脆值。該軟件模擬試驗來求解產品的脆值主要解決了以下問題：

　　（1） 分析產品的結構特點，將產品按一定的原則離解成幾個子結構。利用有限元法對各個子結構進行分析，分別建立它們的模型。

　　（2） 用動態結構法，借助于聯結點的位移連續性條件，對各個子結構進行組合計算，建立系統方程。

　　（3） 通過對產品大量破損事故的調查分析和研究工作，找到產品常見破損部件，進行分類，并對其進行易損性分析，建立各類部件破損判斷條件。

　　（4） 模擬試驗條件對產品施加沖擊激勵。

　　（5） 利用振型疊加法求解系統方程，得出該產品各脆弱部件處節點對該激勵的響應，并判斷其破損情況。

　　（6） 若沒有發生脆弱部件的破損，則以一定大小的百分比不斷增加沖擊激勵，重復上述過程，直至剛好產生某一部件的破損，則用上次的沖擊激勵的大小與重力加速度的比值作為產品脆值；若有部件發生破損且是第一次施加激勵，則以大比例減小激勵直至無部件損壞時，再增加激勵重復以上的過程；若不是第一次施加激勵則可直接求助產品的脆值。分析圖如圖2。

　　2、緩沖設計與校核模塊

　　該模塊的主要功能是由產品脆值和流通中的受力特性從若干緩沖材料中找到滿足要求的經濟材料。

　　緩沖襯墊的設計方法有緩沖系數-最大靜應力（c-σm）法、緩沖系數-應變力曲線（c-ε）法等。本系統采用c-σm曲線法為例進行說明。

　　已知：產品脆值G，產品質量M，產品長l寬w高h，求最經濟的緩沖材料及其尺寸。

　　求解過程：

　　（1） 根據流通條件從流通條件數據庫中獲得跌落高度H。

　　（2） 從緩沖材料數據庫中獲得各適宜緩沖材料的最小緩沖系數C和對應的靜應力σ。

　　（3） 由公式A=W•C/σ得到各緩沖襯墊的承載面積A，此面積應小于產品的最小承載面積，否則取消該緩沖材料，選擇δ更大的材料。再由公式t=C*H/G得出各緩沖襯墊的厚度t。

　　（4） 撓度校核，使得A/（1.33t）^2>1。否則t取小，增加A。

　　（5） 角跌落校核，將l、w、h分別增加2t，使得3•（l•w•h）/（l^2+w^2+h^2）^1/2>1•w。否則取消該材料。

　　（6） 防振校核。由各緩沖襯墊的初始彈性率E、承載面積A、重力加速度g、重量W和厚度t，由公式f=(E•A•g/（W•t）)^1/2•1/2π，可得到緩沖襯墊的固有頻率f，由f可以得到各緩沖材料的最大傳遞速率Tm(可由緩沖材料數據庫中獲得)。再由流通中振動加速度a便可以得到產品的所受的加速度p=Tm•a。要使得pGg,否則增加A，t取小，繼續校核直至滿足。

　　（7） 由合乎要求的緩沖襯墊的面積A和厚度t，以及由緩沖材料數據庫中得到的材料價格，可以從合乎以上要求的緩沖材料中找到最經濟的。
最后模塊將內尺寸(l+2t)*(w+2t)*(h+2t)傳送給紙箱結構設計與校核模塊或輸出。

　　3、紙箱結構設計與校核模塊

　　瓦楞紙箱的計算公式有Kellicutt、Maltenfort、Wolf、Makee等。系統采用Kellicutt公式。

　　已知：從流通條件數據庫中取得流通中堆媽的高度H、存儲時間T、求瓦楞紙的楞型和組成.

　　求解過程：

　　（1） 由公式P=kW(H-h)/h可得到紙箱應該具有的抗壓強度P(kgf)。式中：k為安全系數，可按存儲環境和存儲周期T從流通條件數據庫中獲取。W為產品毛重。h為包裝件的高度。

　　（2） 由式P=2.54Px*F可得每厘米瓦楞紙的綜合環壓強度Px(kgf/cm)。其中F=(4•aX2/Z)^2/3•Z•J，Z為紙箱周長，aX2為瓦楞常數，J為紙箱常數，不同的楞型有不同的aX2和J，可以從瓦楞參數數據庫中獲取。

　　（3） 根據公式Px=(ΣRn+ΣCi•Rm)/L可以得到實際的瓦楞紙板的環壓強度Px。式中：Rn為紙箱面紙、里紙或夾芯卡紙的環壓強度，Ci為瓦楞收縮率，Rm為瓦楞芯紙的環壓強度，L為環壓式樣測試長度，標準為6inches。這些參數都可以從瓦楞參數數據庫中獲取，同時瓦楞參數數據庫中還包含對應瓦楞紙箱組成和楞型。因此得到瓦楞紙板的綜合環壓強度的同時就得到了瓦楞紙板的組成和楞型。

　　（4） 紙箱抗壓強度校核。將（3）中得到的實際紙板的抗壓強度帶入Kellicutt公式，得到的瓦楞紙箱的抗壓強度應大于（1）中的結果。

　　（5） 紙箱邊壓強度校核。將（1）和（4）中的紙箱抗壓強度P帶入公式ECT=P/2(l+w)，（4）的應大于（1）的。當然，（4）成立（4）也成立。

　　該模塊能從眾多合適的方案中根據從瓦楞紙箱數據庫中得到的紙箱市場價格選擇最理想最經濟的，并且從瓦楞紙箱數據庫中調取對應的箱片圖和尺寸，可由輸出模塊輸出。