基于湿度影响的蜂窝纸板动态压缩能量吸收图

基于三种不同厚跨比的蜂窝纸板在不同湿度条件下的动态压缩应力-应变曲线,构建含相对湿度、蜂窝纸板厚跨比等信息的能量吸收图,结果表明：随着相对湿度的增大,蜂窝纸板最佳能量吸收点向左下方偏移,其单位体积吸收能量的能力减弱。并将该能量吸收图应用于一项工程实例,指导包装设计。     

蜂窝纸板动态缓冲特性的试验研究

基于跌落冲击试验,分析了3种不同的蜂窝纸板在0.3,0.6,0.9m高度下的动态冲击曲线,并建立了其能量吸收图。试验结果表明:随着厚跨比的增大,蜂窝纸板的最佳能量吸收点向右上方偏移,其单位体积吸收能量的能力增强;当完全压溃后,蜂窝纸板的最佳能量吸收点不随冲击高度的变化而改变。     

规则排列圆形蜂窝共面对角线方向缓冲性能的研究

目的 研究冲击速度和结构参数对规则排列圆形蜂窝共面对角线方向缓冲性能的影响规律。方法 使用有限元分析软件ANSYS/LS−DYNA建立规则排列圆形蜂窝共面对角线方向动态冲击有限元模型,基于此模型进行参数化仿真模拟,得到不同冲击速度和结构参数下规则排列圆形蜂窝共面对角线方向的变形模式、密实化应变、平台应力和能量吸收特征,并以图表的形式呈现。结果 在共面对角线方向的不同冲击速度下,规则排列圆形蜂窝表现出不同的变形模式。密实化应变在低速和高速冲击下,只与壁厚半径比有关;在中速冲击下,密实化应变同时受冲击速度和壁厚半径比的影响。在给定壁厚半径比下,共面平台应力(或最佳单位体积能量吸收)与冲击速度的平方呈线性关系;在给定冲击速度下,共面平台应力(或最佳单位体积能量吸收)与壁厚半径比呈幂指函数关系。结论 并基于有限元计算结果,得到了动态密实化应变、平台应力和单位体积能量吸收的经验表达式。     

双拱瓦楞纸板动态缓冲特性的试验研究

基于跌落冲击试验,分析了双拱瓦楞纸板在冲击高度为0.3,0.4,0.6m及相对湿度为50%,65%,90%条件下的动态冲击曲线,并建立了其能量吸收图。试验结果表明:随着相对湿度的增大,双拱瓦楞纸板的最佳能量吸收点向左下方偏移,其单位体积吸收能量的能力减弱;当双拱瓦楞纸板被完全压溃后,其最佳能量吸收点不随冲击高度的变化而改变。     

蜂窝纸板异面动态冲击性能的实验分析

目的以六边形蜂窝纸板为研究对象,研究厚度对其异面冲击性能的影响。方法通过动态冲击实验来分析接触力、最大接触力、最大位移、最大应变、吸收能与单位厚度冲击能之间的关系,研究厚度为30,40,50和60 mm等4种蜂窝纸板的异面冲击力学性能。结果当冲击能一定时,随着蜂窝纸板厚度的增加,接触力逐渐减小,接触时间逐渐变长;当单位厚度冲击能一定时,厚度与最大位移和吸收能成正比例关系,厚度与接触力、最大接触力、最大应变成反比例关系;对于任一厚度的蜂窝纸板,最大接触力、最大位移、最大应变、吸收能随单位厚度冲击能的增加而增加,且与其呈线性关系。结论当冲击能相同时,不同厚度蜂窝纸板的吸收能几乎相同,可知蜂窝纸板吸收能量的能力与蜂窝纸板的厚度无关,取决于冲击能量的大小。     

凹六边形蜂窝纸板面内承载性能有限元仿真分析

目的 探究以凹六边形为芯层的蜂窝纸板的力学性能,为凹六边形蜂窝纸箱的运输包装设计提供理论基础.方法 运用有限元仿真,分析不同结构参数影响下的凹六边形蜂窝纸板的面内承载性能.结果 当水平胞壁的长度减小,其他结构参数保持不变,凹六边形蜂窝纸板面内方向上的平台应力增大,能量吸收平台阶段标准化应力增大,最佳吸能点也上升.结论 凹六边形蜂窝纸板结构参数的变化对其平台应力和能量吸收特性有深远影响,其性能研究促进了蜂窝纸箱的进一步发展.     

规则排列下凹五边形蜂窝阵列结构的异面缓冲性能研究

目的 研究主要结构参数对规则排列凹五边形蜂窝阵列结构异面缓冲性能的影响。方法 借助Ansys Workbench/LS-DYNA软件建立该蜂窝结构异面缓冲性能的有限元模型进行仿真模拟,研究不同凹陷角、壁厚边长比对其异面平台应力、变形模式和单位体积能量吸收的影响。结果 在不同的压缩速度下,凹五边形蜂窝阵列结构表现出不同的变形模式。相对密度一定时,凹陷角度在0<θ<63.435°时,该结构异面平台应力和单位体积吸收能量都随凹陷角的增大先增后减,且在25°～35°时平台应力最大,20°～30°时单位体积吸收能量最大;当达到最大凹陷角度θ=63.435°时平台应力和单位体积吸收能量都出现再次增大的现象。在凹陷角一定时,异面平台应力和单位体积吸收能随壁厚边长增大而增大,且呈指数函数关系。结论 基于有限元计算结果,总结出了规则排列的凹五边形蜂窝阵列结构在不同速度下的变形模式,以及凹陷角度、壁厚边长比对蜂窝异面平台应力、单位体积能量吸收的影响规律。     

纸夹芯和泡沫复合层状结构的静态缓冲吸能特性研究

针对由发泡聚乙烯（EPE）、瓦楞纸板、蜂窝纸板组成的复合层状结构的包装防护作用,通过实验对比分析了这类结构的横向静态压缩变形特征和缓冲吸能特性。结果表明,这类结构在压缩初始阶段和最后阶段主要表现为EPE的力学性能,而在中间阶段为瓦楞纸板、蜂窝纸板的力学性能。复合层状结构的弹性模量、总吸能、行程利用率均高于EPE,而单位体积变形能则由于试样厚度增加幅值不同,并未表现出与总吸能一致的变化规律。比吸能随着压缩应变增大而增加,几乎不受压缩速度的影响,其中EPE与蜂窝纸板复合层状结构的比吸能均大于EPE与瓦楞纸板复合结构。在应力水平较小时,EPE与瓦楞纸板复合层状结构的能量吸收效率大,然而在应力水平较大时,EPE与蜂窝纸板复合的能量吸收效率大。     

随机移除胞壁对纸蜂窝异面缓冲性能影响试验研究

目的研究随机缺陷对蜂窝纸板承载及缓冲性能的影响。方法通过预制不同胞壁移除比的蜂窝纸板,采用准静态压缩试验,得到其应力-应变曲线、胞壁移除比与蜂窝纸板缓冲系数之间的关系曲线和初始峰应力及能量吸收曲线,并依据试验结果,分析缺陷率对蜂窝纸板承载与缓冲性能的影响。结果随着胞壁移除比的不断增加,材料的缓冲系数不同程度增加,缺陷会显著降低初始峰值应力,能量吸收性能呈现下降趋势。结论为产品包装优化设计提供了依据。     

纸蜂窝夹芯复合板材静态缓冲性能研究

目的为了新型纸蜂窝夹芯复合板材在运输包装中的推广应用,对新型泡状纸蜂窝夹芯复合板和纸蜂窝夹芯复合平板的缓冲性能和吸能特性进行研究。方法主要通过静态压缩实验,研究不同芯高的纸蜂窝结构类板材的应力-应变曲线、总能量吸收图、单位体积能量吸收图和缓冲系数-应变曲线,分析结构和芯高对板材静态压缩性能的影响。结果数据表明同种芯高的板材,纸蜂窝夹芯复合平板的应力峰值稍高;纸蜂窝夹芯复合平板的能量吸收、单位体积能量吸收最好;泡状纸蜂窝夹芯板由于泡结构的作用,缓冲性能大大增强。结论纸蜂窝夹芯复合平板的平压强度最好,而泡状纸蜂窝夹芯复合板的缓冲性能优于同等结构的蜂窝纸板,2种板材都有很好的应用前景。     

Mathematical modelling of energy absorption property for paper honeycomb in various ambient humidities

A mathematical model was developed to describe the relationship between the energy absorption properties of paper honeycombs and ambient humidity, as well as the structural parameters thereof. The model is a piecewise function modelling the energy absorption of four deformation stages of paper honeycomb (linear-elastic stage, yield stage, plateau stage and densification stage) separately. Function of each stage is a simple formula relating the energy absorption capacity to the thickness-to-length ratio of honeycomb cell, the mechanical property of a cell-wall material tested under a controlled atmosphere [23 °C and 50% relative humidity (RH)] and the RH. Energy absorption curves were thereby obtained for paper honeycombs with a wide range of thickness-to-length ratios in arbitrary humidity environments. The created model was then verified by comparing the predicted energy absorption curves with the experimental ones. A good accordance between the predictions and the observations was achieved, indicating that the energy absorption models developed here could be used to practical application for the designing optimisation and material selection of paper honeycombs.     

六角形纸蜂窝夹层板能量吸收研究进展

分析了纸蜂窝夹层板动静态压缩试验方法及不同结构参数的纸蜂窝夹层板动静态缓冲吸能特性。试验结果表明,平台应力是蜂窝胞壁厚跨比的幂指数函数。引入压缩密实化应变概念,构建了纸蜂窝材料压缩密实化应变评估方程。将纸蜂窝夹层板压缩应力应变曲线简化为线弹性区、平台区和密实化区,构建了纸蜂窝夹层板能量吸收曲线理论模型。基于纸蜂窝夹层板动静态压缩试验,可构建纸蜂窝夹层板二维能量吸收图,以便更好地袁征纸蜂窝夹层板的缓冲性能,并指出了该研究有待进一步完善之处。     

缺陷对蜂窝铝压缩变形机制及性能的影响

缺陷普遍存在于蜂窝材料中,对蜂窝材料的压缩变形机制和性能均有不同程度的影响.利用有限元法模拟研究了蜂窝铝的压缩过程,分析了制备蜂窝铝的过程中可能存在的缺陷及其数量,如断边、填充、大孔(SBS)、小孔(BSB)缺陷,研究了缺陷对其变形机制、屈服强度、平台应变和能量吸收特性的影响.研究结果表明:断边和大孔缺陷对蜂窝铝屈服强度的影响较为显著;而填充和小孔缺陷对平台应变和能量吸收的影响较为显著.     

蜂窝纸板面内平台应力表征

面内平台应力是评估蜂窝纸板面内承载性能的重要指标,且蜂窝纸板性能极易受环境湿度的影响.该文试验分析蜂窝纸板厚度、芯层和面层对其面内平台应力的影响;基于不同相对湿度条件下蜂窝原纸的纵向屈服强度,建立了相对湿度影响的蜂窝纸板面内平台应力模型,并与试验实测数据进行比较验证.结果表明:纸板厚度和面纸性能对蜂窝纸板面内平台应力有较大影响,芯层性能对其影响较小;所建立模型能较准确地反映环境相对湿度对纸蜂窝结构材料面内平台应力的影响.借助该模型,无需大量的试验,即可估算其考虑相对湿度的面内平台应力,为蜂窝纸板的配纸和合理选用提供理论依据.     

纸质缓冲材料能量吸收特性研究进展

综述了两类常用纸质缓冲材料能量吸收特性的研究进展,从缓冲吸能影响因素及规律两方面总结国内外研究侧重点和取得的成果,并着重就环境湿度和应变率对纸质缓冲材料吸能特性影响的研究现状进行了阐述。提出考虑环境湿度和应变率,建立蜂窝纸板和瓦楞纸板能量吸收理论预报模型,构建兼具普适性、准确性和简便性的纸质缓冲材料吸能特性表征方法,并应用于缓冲包装优化设计中,是今后研究的重点。     

含线性阻尼的正切型包装系统跌落冲击响应分析的NHB法

目的 研究温湿度对蜂窝纸板力学性能的影响规律,提高蜂窝纸制品包装在高温高湿环境下的承载性能和使用寿命。方法 制作不同温湿度参数下处理的蜂窝纸板试样,进行静态压缩试验,得到其应力-应变曲线;建立一定温湿度环境下的蜂窝纸板有限元模型,进行有限元仿真分析,得到其位移云图和应力-应变曲线,并与试验结果进行对比分析。结果 蜂窝纸板静态压缩试验结果和有限元仿真结果相似,包括弹性、屈服和平台等阶段,试验和有限元分析所得的应力-应变曲线吻合。蜂窝纸板的等效弹性模量和屈服应力与温湿度有关,且随着相对湿度的增大而减少,随着温度的升高而增加。结论 通过试验研究和有限元分析,发现湿度对蜂窝纸板力学性能影响显著,研究结果对蜂窝纸制品包装的承载应用有重要参考价值。     

疲劳振动对蜂窝纸板缓冲性能影响

为探究蜂窝纸板在不同程度疲劳振动下缓冲特性的变化规律,通过对多种湿度环境下处理的纸板进行不同程度的疲劳振动,再进行准静态压缩试验,并借助Matlab软件得到其应力-应变曲线、缓冲系数与湿度、振动次数关系曲线、塑性形变及能量吸收曲线。结果表明,随着振动次数和相对湿度的不断增加,材料的承载能力、剩余屈服力、缓冲效果、吸能特性都随之减弱,且随应变大小而有所不同。振动后的蜂窝纸板与振前相比各项性能都有响应减弱,此研究可以为产品不同环境条件和物流情况下的缓冲包装设计提供理论依据。     

湿热环境对复合材料蜂窝板振动特性的影响

为了研究复合材料蜂窝板在湿热环境下的振动特性,针对由碳纤维/双马来酰亚胺复合材料层合板和Nomex芯层复合而成的蜂窝板进行了不同温湿度下固有频率的数值分析。基于分段剪切变形理论,分别考虑复合材料蜂窝薄板和厚板两种情况,利用湿度与温度的等效性,求解了复合材料蜂窝板的振动特征方程。利用有限元软件ABAQUS,建立了四端固支的复合材料蜂窝板精细化模型。分别讨论了温度、湿度、温湿度联合作用对复合材料蜂窝薄板和厚板固有频率的影响。结果表明:相比于温度的升高,复合材料蜂窝板固有频率对吸湿量的增加更为敏感;相同的湿热环境下,复合材料蜂窝厚板结构的固有频率比薄板结构大,且阶次越高,固有频率上升的幅度越大;温湿度的联合作用比它们单独作用的叠加对复合材料蜂窝板固有频率的影响更大,且在复合材料蜂窝薄板中更加明显。      

蜂窝纸板剪切强度实验研究

研究了蜂窝纸板的剪切强度实验方法,实验测量与分析了温度、湿度、加载速率等因素对蜂窝纸板剪切强度的影响,给出了蜂窝纸板的剪切强度极限值.研究结果表明:随着加载速率的增加、温度的升高和湿度的降低,蜂窝纸板剪切强度都随之增加.     

纸木复合蜂窝夹心包装材料物理力学性质研究

纸质蜂窝材料作为包装材料,正被广泛的应用着.现利用木质单板和纸质蜂窝材料复合,该复合材料不但保留了原蜂窝材料的优点,而且还大大提高了力学强度.本文就纸木复合蜂窝夹心材料的力学性质进行了研究,并和原蜂窝纸板进行了比较;同时还研究了环境湿度对纸木复合蜂窝材料力学性能的影响.结果表明:木质单板与纸芯及纸板复合后,除平压强度略有所降低外,其余力学强度较原纸板大大增强;环境湿度对纸板及复合材料的力学性能影响较大,且随着环境湿度的加大,复合材料及纸板的强度有所下降;考虑材料和环境湿度的综合作用,对平压强度环境而言,湿度的影响大于材料,对其余力学强度而言,材料的影响大于环境湿度.