Redesign of EPS fish boxes using experimental and computational structural analysis

Abstract

The objective of this thesis is to reduce the weight of expanded polystyrene (EPS) boxes used to transport chilled fish products without reducing the strength considerably. This can be achieved by changing the geometry of the boxes or reducing the density of the EPS. The first part consists of experiments on the boxes to evaluate the strength and stiffness and tune the computer models. Three load cases are measured in the experiments and both the original density (23 kg/m3) and the reduced density (21 kg/m3) are used. A computer model of the load cases is then made and the load cases modeled and the simulated results compared to the experimental results. Additional measurements of boxes without drain holes are performed for the original density to determine the effects of the drain holes on the stiffness of the boxes. In the second part of the thesis the models are used to improve the geometry of the boxes with respect to weight and strength. First one geometry variable is changed at a time and the effects tested by the model. When the results have been examined new designs are made by making multiple changes. A computer model of these new designs are made and the results from the simulation show that design A is the best with the lighter density. Design A is a box that is 10 % lighter and the strength is reduced in one of the load cases.

Tilgangur verkefnisins er að að minnka þyngd frauðplasts (EPS) kassa sem notaðir eru til flutninga á fiskafurðum án þess að minnka styrk þeirra verulega. Hægt er að uppfylla þetta markmið með tveimur aðferðum, annars vegar með því að breyta lögun og þykkt veggja frauðkassana og hins vegar að minnka eðlisþyngd frauðplastsins. Verkefnið skiptist í tvo hluta og snýst fyrri hluti þess um að gera mælingar þar sem styrkur og stífni frauðkassanna er skoðaður og eru þessar mælingar notaðar við gerð tölvulíkana af kössunum. Þrjár mismunandi mælingar eru gerðar fyrir bæði upprunalegu eðlisþyngdina (um 23 kg/m3) sem og fyrir tilrauna eðlisþyngdina (um 21 kg/m3). Þá er tölvulíkan gert fyrir hverja mælingu og niðurstöður líkana borið saman við tilraunaniðurstöður. Aukamælingar eru gerðar með upprunalegu kössunum án drengata til þess að athuga áhrif drengata á stífni kassanna. Í seinni hluta verkefnisins er tölvulíkanið notað til þess að bæta hönnun frauðkassans með það markmið að minnka þyngd án þess að minnka styrk og stífni kassana. Fyrst eru gerðar breytingar á einni breytu í einu og áhrifin metin í tölvulíkaninu. Þegar niðurstöður þessara breytingar hafa verið skoðaðar eru hannaðar nokkrar útgáfur þar mörgum breytum er breytt í einu. Tölvulíkan er þá gert fyrir þessar nýju útgáfur og niðurstöður úr þeim líkönum sýna að hönnun A kemur best út með léttari eðlisþyndinni. Hönnun A er kassi sem er 10 % léttari og missir aðeins styrk í einu af þremur álagstilfellum sem skoðað er.