蒙皮对蜂窝纸板缓冲性能的影响

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在物流运输过程中,进行缓冲包装是对物品有效的保护措施。本文研究的蜂窝纸板是常用的缓冲包装材料,在受外荷载面外受压或跌落冲击作用时,蜂窝纸板的应力-应变曲线会出现很长一段应力平台区,在此区域内,蜂窝结构近乎在恒定的荷载作用下稳定发生变形,吸收大量的能量,从而保护包装中的物品。因此蜂窝纸板是优良的缓冲材料,研究其不同结构和不同工况下的缓冲性能极具意义。本文通过实验研究和有限元分析相结合的方法,研究了蜂窝纸板在有蒙皮与无蒙皮的不同情况下受到准静态压缩与动态冲击时的性能,并得出不同情况下的变形模式、应力-应变曲线和能量吸收曲线。本文首先进行了原纸拉伸试验,测定了作为蜂窝纸板原料的两种原纸的物理性能。其次用万能材料试验机与落锤冲击系统进行试验,分别进行有蒙皮和无蒙皮不同情况下的准静态压缩试验与不同高度的落锤冲击试验。并利用ANSYS LS-DYNA有限元分析模块进行相关分析,输出蜂窝纸板的动态变形过程、接触力与位移关系曲线。通过对结果进行整合分析,得出了实验和有限元分析的应力-应变曲线,在此基础上构建了蜂窝纸板的能量吸收曲线。经过对实验与有限元结果分析得出以下结论:在蜂窝纸板的承载性能和缓冲性能方面,有蒙皮的较无蒙皮的好;蒙皮对蜂窝纸板性能的影响与蜂窝厚度有关,厚度越厚则影响越小;蒙皮对蜂窝纸板性能的影响与压溃变形时的应变率有关,不同应变率范围会有不同的影响规律,较高应变率时,应变率越大则影响越大。造成以上规律的主要原因是蒙皮的改变使得蜂窝纸板内部的屈曲形态和空气逸散规律发生变化。
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