纸浆模塑制品的研究进展

对纸浆模塑制品的发展现状及其性能研究的进展作了详细的综述,并提出对纸浆模塑制品的研究,应着重在材料特性参数即材料的弹性模量、泊松比、剪切模量与材料的紧度、温度和湿度的函数规律及单元结构和整体结构在静载及动载下的基本力学性能方面,形成纸浆模塑制品的理论设计方法,较好地解决其设计周期长和模具成本高的问题.     

用数字相关测量方法研究纸浆模塑材料拉伸时的力学性能

研究纸浆模塑材料的力学性能,包括纸浆模塑材料拉伸时弹性模量、泊松比等参数的检测,从而为纸浆模塑缓冲包装结构的有限元分析和设计打下基础.由于纸浆模塑材料单向拉伸时横向变形非常小且不宜采用接触式应变测量方法,变形测量比较困难,所以文中将数字相关测量技术应用于横向变形的测量,较好地解决了纸浆模塑材料的横向变形系数测量问题.     

纸浆模塑结构参数的仿真研究

介绍了纸浆模塑衬垫特点及其设计的现状。选用UG软件对桶形结构单元建模,使用Nastran软件对其结构进行有限元的仿真模拟分析。分析得出:在不同载荷作用下,该单元结构在拔模斜度为3°时抗压强度最好,最大变形最小;当拔模斜度一定时,缓冲高度与受力面直径的比值,与该结构单元抗压强度之间未呈现规律的线性关系。     

纸浆模塑冷压模型的研究

介绍了纸浆模塑冷压过程的脱水机理,提出了冷压过程的2个阶段,用串联的方法使2个阶段联系起来.在传统过滤理论的基础上考虑到孔隙率的变化,利用平均孔隙率和简化的多孔介质模型得出脱水量方程,同时对影响脱水量的各个因素进行了分析.     

纸浆模塑制品缓冲性能的实验研究

采用静态压缩试验获得了纸浆模塑制品的材料厚度对其缓冲性能的影响特性,提出了数据处理中的等效面积理论,并利用等效面积为基础来表征纸浆模塑制品的缓冲性能,这些研究为纸浆模塑制品的缓冲包装设计提供了理论依据.     

纸浆模塑制品动态压缩试验的神经网络仿真

根据纸浆模塑制品动态压缩试验的测试数据,提出了采用神经网络方法对试验数据进行处理.该方法基于BP神经网络的非线性映射特性,建立了纸浆模塑缓冲系数与最大应力之间的关系模型.此模型能精确、快速地模拟出缓冲系数与最大应力曲线.仿真实验表明,该方法既修正了实验数据测试误差,又能使缓冲性能曲线得到优化,为纸浆模塑制品的设计提供依据.     

纸浆模塑制品单元结构侧壁周长与承压能力的关系

根据纸浆模塑制品"L"形单元结构的静态压缩试验,证明了侧壁周长与单元结构最大承载能力之间具有良好的线性相关性.     

温湿度和紫外老化对纸浆模塑材料性能的影响

目的 研究温度、湿度和紫外老化对脱木素和未脱木素纸浆模塑材料性能的影响,定量地对比不同因素作用下2种材料的力学性能差异。方法 以废纸浆为原料,经打浆、脱木素、湿成型、热压等工艺制得脱木素和未脱木素等2种纸浆模塑材料;模拟不同的温湿度和紫外老化环境,测试2种纸浆模塑材料物理力学性能的变化。结果 在同等条件下,脱木素材料的拉伸强度与弯曲强度均高于未脱木素材料;2种材料的拉伸强度、弹性模量和弯曲强度随着含水率升高而大幅降低;当温度为20 ℃、含水率为0~40%时,脱木素材料的拉伸强度下降了45 MPa,未脱木素材料的拉伸强度下降了35 MPa。当温度为0 ℃、含水率为0~40%时,脱木素材料的弯曲强度下降了70 MPa,未脱木素材料的弯曲强度降低了62 MPa;当含水率低于20%时,脱木素材料的拉伸性能和弯曲性能更易受到温度影响;虽然2种材料的拉伸性能和弯曲性能均随着紫外老化时间的延长而不断降低,但其影响程度远小于温湿度。结论 湿度对材料的力学性能影响最大,其次是温度和紫外老化;脱去木素有利于提高纸浆模塑材料的力学性能和抗紫外老化性能。     

吊灯灯罩纸浆模塑缓冲衬垫跌落仿真

目的验证纸浆模塑缓冲衬垫是否具有缓冲性能,能否有效保护产品不受损伤。方法基于吊灯灯罩与纸浆模塑衬垫之间的装配关系,以跌落冲击为环境载荷,采用Ansys/LS-DYNA软件进行高度为1000 mm的跌落仿真分析,获取纸浆模塑缓冲衬垫应力-应变云图、加速度响应曲线等动态特征和相关参数,以此分析吊灯灯罩纸浆模塑衬垫在整个跌落过程中的作用。结果纸浆模塑衬垫凸台发生了变形,作用力由纸浆模塑衬垫向灯罩扩散;整个模型重心点的加速度小于最低点的加速度;整个模型重心点和最低点速度与位移变化符合实际情况。结论纸浆模塑缓冲衬垫通过结构的变形和破坏来吸收外界冲击能量,以及延长作用力时间起到缓冲作用,能在物流过程中对产品进行有效保护。     

纸浆模塑材料性能的研究现状和开发应用

介绍了国内外纸浆模塑材料性能的研究现状,重点论述了纸浆模塑材料的优点和开发应用,同时对今后纸浆模塑材料研究的发展方向提出了展望.     

一种纸浆模塑蜂窝板材缓冲性能的研究

目的 为了解决因技术水平制约,纸蜂窝材料芯纸构型单一、单层厚度受限等瓶颈问题,开发一种通用型缓冲结构板材。方法 以纸浆模塑为原材料,以六棱柱结构为例,设计并加工出一种通过正反插方式组合而成的蜂窝板材,并采用有限元方法进行仿真,得到关键结构参数和相关最优参数组合。结果 正反插结构的纸浆模塑板材具有较好的耦合效应,承载能力相较于单层板材大幅提高;结合极限载荷、比吸能等评价指标对板材性能进行定量分析,初始压缩载荷最大可达到73.7kN,满足托盘等重型包装器具的承载需求。通过极差和方差分析可知,各结构参数对板材承载性能和缓冲性能的影响程度,研究表明单元壁厚、中截面边长对该板材承载性能和缓冲性能影响显著。结论 正反插结构解决了现有纸蜂窝材料高度、厚度受限,构型单一等瓶颈问题,提高了纸浆模塑蜂窝板材的承载性能和缓冲性能,可以满足重载要求。与之相关的其他正多边形锥形薄壁管单元亦可以使用同样的正反插设计理念和研究方法。     

不同干燥方式对纸浆模塑材料性能的影响

目的研究不同打浆度、温度和压力下,热压干燥与真空干燥方式对纸浆模塑材料强度性能的影响。方法分别利用热压干燥方式与真空干燥方式对纸浆模塑材料进行干燥成形,检测不同打浆度、温度和压力下模塑材料的抗张指数、耐破指数、戳穿强度和挺度,最后用扫描电镜对2种干燥方式下的纤维结构进行观察。结果热压干燥制得的模塑材料的抗张指数、耐破指数、戳穿强度和挺度均比真空干燥的性能高;材料的抗张指数、耐破指数和戳穿强度均随打浆度的提高呈现先升高后降低的趋势;耐破指数、戳穿强度和挺度随热压温度的升高而增强;热压压力增大,材料的戳穿强度增强,而挺度减小。通过扫描电镜观察,采用热压干燥方式的纤维间的结合比真空干燥方式的更紧密。结论热压干燥方式下,打浆度为65°SR,温度为110℃时,材料的抗张指数、耐破指数和戳穿强度值最高,分别为26.235 N·m/g,1.234 kPa·m2/g,3.42 J。在今后的生产实践中,可根据制备不同需求的纸浆模塑材料,选取合适的干燥方式。     

重载纸浆模塑制品的结构及其承载性能分析

在传统纸浆模塑制品四棱台状结构的基础上进行创新,提出了2种新的结构形式——复合双壁结构和封闭中空结构,并通过试验和理论模型研究其承载性能。研究表明:2种新型结构的承载性能均得到了提高,而复合双壁结构更能满足重载要求,它相当于倍增的传统单元结构,其力学模型一致;封闭中空结构则是2个传统单元结构的串联。     

纤维模塑包装材料力学性能指标体系的构建

目的通过介绍纸浆模塑材料现有的分类,定义一种新的造型类纤维模塑包装材料,并构建其力学性能指标体系。方法分析造型类纤维模塑包装材料需要满足的特性要求和主要用途,参照纸包装材料、缓冲包装材料及整体包装材料性能的测试标准探讨造型类纤维模塑包装材料需要检测的力学性能指标。结果从强度、刚度、弹性、可塑性、柔韧性等方面对造型类纤维模塑包装材料的性能指标进行归纳分类,建立含5项二级指标,14项三级指标的力学性能指标体系。结论构建的力学性能指标体系不仅为今后模塑包装制品的结构设计提供基础依据,同时也为国内外统一模塑包装材料的测试方法和性能评价标准提供一定的参考价值。     

基于有限元分析的笔记本纸浆模制品包装改进设计

目的在跌落工况下验证笔记本纸浆模制品对产品的保护性,并进行改进设计。方法使用Creo对笔记本电脑及缓冲包装结构进行初步设计,根据实际的物理跌落试验工况建立跌落仿真模型,通过ABAQUS/Explicit进行仿真分析,得到产品跌落加速度曲线和产品应力应变云图。根据仿真结果进行缓冲包装设计改进,对改进后的方案再次进行仿真分析并进行试验验证。结果初步设计方案的正面跌落加速度达到160.1g,超过规定值120g,且键盘面板塑性应变达到4.95%,存在较大变形风险。纸浆模制品缓冲结构改进后,跌落时正面、侧面和底面的跌落加速度分别为118.5g、98.2g、101.2g,均处于规定值范围内。键盘面板塑性应变降低至0.14%,符合要求。此外,仿真数据与实测结果基本吻合,仿真过程能较好地反映包装制品与产品的跌落碰撞过程。结论通过有限元分析法进行跌落仿真分析,相较于传统的试验法,能快速、准确地找到包装方案的风险点,可为产品的缓冲包装结构改进设计奠定良好基础。     

添加剂对石膏基固沙材料力学性能的影响

土地荒漠化是当今世界最严重的生态环境问题之一。采用石膏为主凝固材料,通过合理添加辅助材料,研究各辅助材料对固沙材料力学性能的影响。试验表明:固沙材料抗压强度均随沙粒、保水剂、木屑、SDS掺量增加而降低。以固沙材料抗压强度为主要评价指标,当沙粒掺量为30%、保水剂掺量为4%、木屑掺量为8%、SDS掺量为0.1%时,固沙材料抗压强度较为合适,此条件下抗压强度为3.73MPa;添加剂使石膏液相离子浓度、过饱和度均明显下降,二水石膏晶核数目变少、析晶速率变慢,导致晶体变大变粗,从针状转变为短柱状,从而使材料强度降低。该固沙材料对环境无污染,适合植物生长,在沙漠治理方面具有广阔应用前景。     

环氧泡沫材料的力学性能及微观结构

采用空心微珠法和化学发泡法制备了环氧泡沫材料,对不同微珠、气泡含量的试样进行了力学性能测试,利用扫描电子显微镜分析了微观结构。结果表明:在孔隙率相同的情况下,两种方法制备材料的抗拉强度相当,化学发泡法制备的材料抗压强度较低;弹性模量随空心微珠含量的升高而增大,随气泡含量的升高而减小;泊松比随孔隙率的增加而减小;空心微珠含量较高时,存在微珠团聚现象;材料内的气泡为较规则的圆形闭孔结构,气泡大小不均匀。     

钨合金动态力学性能的三维数值模拟研究

采用数值模拟的方法对钨合金在冲击载荷作用下的动态力学响应进行了研究。运用有限元动力分析程序建立了具有典型微观结构钨合金三维有限元单胞模型,对钨合金在拉伸载荷作用下的动态力学性能进行了数值模拟研究,分析了应变率对其力学性能的影响,给出了不同应变率条件下单胞模型的应力和应变分布云图,在与实验结果对比的基础上验证了该有限元模型的可靠性。