直接回答：泡棉厚度的估算链是三步：跌落高度 h 决定落地速度，设备允许的加速度（脆值 G）决定最小压缩行程 d = h / n，再按泡棉可用应变 0.5-0.7 换算厚度 t = d / 0.6，最后乘 1.2-1.3 安全系数。手提高度跌落、脆值 40 的仪器，估算厚度约 40 mm。这是估算，不是合格证。
一位客户要做一台手持频谱仪的携带包，首轮要求写的是「用 20 mm 泡棉，能保护就行」。我们把 20 mm 代入估算后发现：按手提高度 0.8 m 跌落、设备脆值 40 的条件，20 mm 只够承受大约 25 G 的加速度限制，或者说这台仪器所处的场景要求大约 40 mm。我们把这个算式发过去之后，他反问了一句很在行的话：那么这个 40 mm 是测出来的还是算出来的？答案是算出来的，所以下一步必须做跌落实测。
这篇讲的正是这套算法本身：从跌落高度到冲击能量，再到泡棉厚度与接触面积，每一步都给公式和可直接代入的数。它解决的问题是「第一轮方案要定多厚、用多大面积」，避免用 6 个工作日的打样去做一件算术就能排除的错误。它解决不了的问题是成品是否合格——那只能靠实测。这一条边界要先讲清楚：我们不承诺通过任何具体军标或跌落标准，只能按客户指定的方法做联合验证。
三个输入量：高度、脆值、静态应力
缓冲设计只有三个真正的输入。第一个是跌落高度 h，单位 m，它由使用场景决定，不是由「我们想保护得多好」决定；第二个是设备脆值 n，单位用 G（重力加速度的倍数），表示设备能承受的最大冲击加速度；第三个是静态应力，等于重量除以承压面积，它决定泡棉工作在自己的哪一段曲线上。
跌落高度的建议取值：从桌面或工作台跌落取 0.4-0.6 m；手提状态下失手落地取 0.8-1.0 m（这是最常见的失效场景）；从车厢后斗或台阶装卸取 1.0-1.2 m；转运站多次搬运取 1.2 m。如果设备是双人抬的重型设备，跌落高度反而要降到 0.3-0.5 m，因为它几乎不会被人拎着失手，真正的风险是磕碰与倾覆。
脆值怎么定：不带玻璃与显示屏、金属外壳的工业设备通常在 60-100 G；带液晶屏或玻璃面板的仪器约 25-40 G；光学镜头、精密传感器、惯性器件约 15-25 G。拿不准又负担得起时，我方的建议是按低一档取值（更保守），因为加厚泡棉的代价远低于换一块显示屏。
脆值如果拿不到设备厂的数据，有两种处理办法。一是按同类设备保守取值，不确定就落在 25-40 G 这一档，代价是厚度上浮；二是做配重预实验，把样机换成重量与外形相当的配重块先跑一遍跌落，确认包体结构本身不散架，再放真机。我们更推荐第二种，因为它同时验证了包体强度与设备的受力路径。
还有一个容易被忽略的量是老化。泡棉在长期受压状态下会产生永久压缩变形，常见的控制要求是压缩永久变形不超过 10%（按 22 h、70 ℃ 的条件测试）。这一项对长期堆码存放的备用包尤其重要——取出来用的时候，壁厚可能已经比出厂时薄了一截。
厚度怎么算：从能量到最小压缩行程
推导很短，但它是整套方法的骨架。自由落体落地速度为 v = √(2gh)，泡棉要把它刹停，允许的最大减速度是 a = n·g，那么最小压缩行程 d = v² / (2a)。把两个式子代进去，g 会被约掉，得到一个非常干净的结果：d = h / n。
再往下换算厚度：泡棉不是任何时候都能线性压缩，压缩到大约应变 0.5-0.7（也就是压掉原厚的 50%-70%）之后会进入密实化阶段，应力急剧上升，传递的冲击力反而变大。取可用应变 ε = 0.6，那么厚度 t = d / ε；再乘 1.2-1.3 的安全系数覆盖多次跌落、老化与低温。合起来就是：t = 1.25 × h / (n × 0.6)。
| 使用场景 | 跌落高度 h | 目标脆值 n | 最小行程 d = h/n | 估算厚度与建议选型 |
|---|---|---|---|---|
| 桌面或工作台跌落 | 0.5 m | 50 G（普通工业件） | 10 mm | 估算 21 mm，选 20-25 mm |
| 手提取放失手 | 0.8 m | 40 G（带显示屏仪器） | 20 mm | 估算 42 mm，选 40 mm |
| 车厢装卸与台阶 | 1.2 m | 30 G（带探头设备） | 40 mm | 估算 83 mm，选 80 mm |
| 光学设备转场 | 0.6 m | 20 G（镜头与光电器件） | 30 mm | 估算 63 mm，选 60-70 mm |
这张表的用法是：先找到你自己的场景行，再看估算厚度是否与你能接受的体积矛盾。如果 80 mm 的壁厚让包大到没法背，那说明目标错了——要么改变携带方式（加轮式运输箱，跌落高度降到 0.3 m），要么换更耐冲击的设备结构，而不是把泡棉削薄了硬上。
面积怎么算：缓冲曲线那个 U 形坑
厚度决定能不能刹住，面积决定刹得多狠。传递力 F = m·n·g，接触面积上的峰值应力 σ = F / A = n × (m·g / A)，也就是 峰值应力 = 脆值 × 静态应力。泡棉的缓冲曲线（Cushion Curve，横轴静态应力、纵轴峰值加速度）通常是个 U 形：静态应力太低时泡棉几乎没被压进去，起不到缓冲作用，传递加速度反而高；太高则会压到密实化，同样传递高加速度。
我们的算法是：先落在推荐的有效静态应力窗口内。常见 EVA 与珍珠棉在这一窗口的量级大约是 6-25 kPa（不同密度差异可达 2 倍以上，以材料供应商提供的曲线为准）。例：一台 4.6 kg 的设备，重量 W = 45 N，取目标静态应力 12 kPa，所需面积 A = 45 / 12,000 = 0.00375 ㎡，也就是约 37 cm²，分四个承压垫，每块约 9-10 cm²（约 30 mm × 32 mm）。
这里有一个反直觉的结论要单独讲：接触面积不是越大越好。如果把承压面积加到 150 cm²，静态应力掉到 3 kPa，低于有效窗口下沿，泡棉变成一块几乎不被压动的气垫，实测传递加速度会比 37 cm² 时更高。很多方案的失败就出在这里——设计者看到设备重就本能地加厚加宽，结果是最容易受伤的那一面反而保护不足。
材料与温度：估算之外的两个修正量
材料的差别要落到密度与回弹上：EVA 常用密度 70-130 kg/m³，回弹好、可热压成腔，适合做承重面；珍珠棉（EPE）密度 20-40 kg/m³，轻、多级缓冲好，缺点是多次跌落后性能衰减明显；PU 海绵密度 25-40 kg/m³，压缩永久变形小，适合长期受压的贴合面。组合方案上，我们常用外层 25 mm 的 EVA 承载加内层 5 mm 的绒面贴合，既控住冲击又护住外观。
温度是第一大修正量。低温下泡棉变硬，-20 ℃ 环境下同一块材料的传递加速度比常温可能高 20%-40%；高温下变软，行程变大但可能触底。所以如果设备要去北方冬季户外作业，不能只按常温算。第二个修正量是多次跌落：同一部位连续 5 次跌落后，回弹衰减通常在 10%-20%，所以角部会额外加厚，并在结构上做成三面接触。
落到工艺上要做的四件事
- 留触底余量：设备的最低点到外壳内壁之间留 ≥20 mm 的悬空间距，防止大冲击下直接打到底
- 角部三面包裹：八个角的任意一个单独跌落时，至少有 2-3 个面同时受力，角垫厚度通常比平面多 5-10 mm
- 传力路径：硬壳方案要让力走壳体边框不经过设备，软包方案则要用隔断把设备悬在腔体中间
- 预处理条件写入规格：低温 -20 ℃ / 24 h、高温 55 ℃ / 24 h、湿热 40 ℃ / 93% RH / 48 h，三个条件下分别复测
商务口径一并说明：起订量 500 件/款/色，按结构与面料起订量可议；常规款打样 6-10 个工作日、复杂款 12-15 个工作日，同款免费改 2 次（不含改结构），第 3 次起 200-400 元/次。数量明显低于起订量的零星需求，我们通常建议先用一个波段试单做验证。
验证怎么跑：估算之后必须做的一步
跌落测试的常规序列是「一角三棱六面」共 10 次：先跌一个角，再跌经过这个角的三条棱，最后跌六个面。实测时用加速度传感器贴在被保护装置上，记录峰值 G 与冲击持续时间（常见 3-15 ms），判据是峰值不超过设备脆值、功能检查通过、外观无变形。
还有一个实用建议：把每次跌落的方向与顺序拍照记录，并在样品上标出受冲击的角。它的价值在第二轮迭代时才显现——一眼就能看出哪个部位受力最大，往往就是 3 mm 的局部差异决定了要不要调整模具。
成本方面要讲清楚：如果只做一次带传感器的跌落测试，用我们现有的场地与简单工装即可安排；如果要出具第三方报告，周期与费用按检测项目另计，我们会配合做样与送样，但不替检测机构做结论。温度适应性与 IP 防护一类的等级，我们不自行宣称。
可执行的一步：把你的设备重量、最可能的跌落高度和最容易坏的那个部件写下来，代入 t = 1.25 × h / (n × 0.6) 算一次，把算出来的数写在询价单里发给供应商。这样做的好处是：从「请用结实点的泡棉」变成了「请按 40 mm、静态应力 12 kPa 的方案给报价」，对比性和可验收性立刻提升。防护相关的设备包整体方案可以看工业检测仪器包方案，需要控温的场景思路在温控模块方案页，设备包需求简报模板里附了这份估算表的空白版。
常见问题
20 mm 泡棉能不能保护一台仪器？
取决于跌落高度与设备脆值。按 0.8 m 手提高度、40 G 脆值估算需要约 40 mm；20 mm 只够约 25 G 的目标。用一个算式就能判断，不必靠打样试错。
最小压缩行程为什么是 h / n？
落地速度 v = √(2gh)，允许减速度 a = n·g，由 v² = 2ad 解出 d = h/n，重力加速度被约掉。这个式子说明厚度需求只与跌落高度和脆值相关，与重量无关。
可用应变 0.6 是怎么来的？
泡棉压缩到原厚的 50%-70% 之后进入密实化阶段，应力急剧上升、传递冲击变大。取 0.6 是留安全余地的常用做法，低温或多次跌落场景可以取 0.5。
为什么不直接把泡棉加厚到 100 mm？
一是体积与便携性，二是成本上升带来的边际收益下降。如果 80 mm 还不能满足，通常说明要改变携带方式（改轮式运输箱，跌落高度降到 0.3 m）而不是继续加厚。
接触面积越大越安全吗？
不是。面积过大会把静态应力压到有效窗口下沿，泡棉几乎不被压动，传递加速度反而升高。正确做法是按目标静态应力（常见 6-25 kPa 量级）反算面积。
设备重量不影响厚度，影响什么？
影响接触面积与静态应力。厚度由跌落高度和脆值决定，而面积 A = 重量 / 目标静态应力，所以重设备需要更大的承压面积或更高的泡棉密度。
低温环境要怎么修正？
低温下泡棉变硬，-20 ℃ 时传递加速度可能比常温高 20%-40%。冬季户外作业的设备要把低温列入验证条件：低温处理 24 h 后再做跌落测试。
多次跌落后性能会衰减吗？
会。同一部位连续 5 次跌落后回弹通常衰减 10%-20%。所以角部要额外加厚并做成三面接触，验收时也要把「同部位重复跌落」写进判据。
EVA、珍珠棉、PU 海绵怎么选？
EVA 密度 70-130 kg/m³，回弹好且可热压成腔，适合承重面；珍珠棉密度 20-40 kg/m³，轻、多级缓冲好；PU 海绵压缩永久变形小，适合长期受压的贴合面。
你们能保证通过某个跌落标准吗？
不能承诺。我们不做通过某具体军标或跌落等级的保证，做法是按客户指定的标准做联合验证：客户定跌落高度、姿态与判据，我方出样本与带传感器的实测数据。
跌落测试一般怎么安排？
常见序列是「一角三棱六面」共 10 次。用加速度传感器记录峰值 G 与持续时间（常见 3-15 ms），判据是峰值不超过设备脆值、功能检查通过、外观无变形。
第三方报告怎么办？
第三方报告由检测机构出具，周期与费用按检测项目另计。我们负责配合做样、送样与提供样品数量，不代替检测机构给出结论。
继续看
把跌落条件写进询价单
告诉我们设备重量、最可能的跌落高度与最脆弱的部件，我们按 t = 1.25 × h / (n × 0.6) 给出首轮厚度与承压面积建议。
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参考与延伸
- ASTM 标准体系 —— 材料与包装跌落测试等公开标准体系的检索入口。
- 美国国家标准与技术研究院 —— 计量与测量方法的公开基础资料。