层合瓦楞纸板结构沿瓦楞方向的准静态压缩性能研究

试验研究了层合瓦楞纸板结构沿瓦楞方向的准静态压缩性能。研究结果表明:该结构准静态压缩载荷-变形曲线可分为2段——线弹性段和褶皱化变形段;楞型不同、厚度相同的样品,其准静态压缩最大值与瓦楞纸板的边压强度完全相关;楞型相同、厚度不同的样品,随着厚度的增加静态压缩最大值逐渐降低,厚度对载荷最大值所对应的变形值的影响不大。     

瓦楞纸板强度指标和缓冲性能对环境温湿度的响应

本文按照国家标准选取温湿度条件。在实验室内,针对瓦楞纸板在不同的温湿度条件下,分别做了瓦楞纸板的平压强度试验、边压强度试验以及瓦楞纸板静态压缩试验。通过试验,得到了不同条件下温湿度与瓦楞纸板平压强度的关系曲线、温湿度与瓦楞纸板边压强度的关系曲线以及不同温湿度条件下瓦楞纸板的静态缓冲特性曲线。根据试验结果得出不同温湿度条件下瓦楞纸板平压强度、边压强度、缓冲系数和应力应变的变化规律。瓦楞纸板在受到一定的静态压力负荷时即发生变形,从而吸收能量,该性能反映了瓦楞纸箱在运输和其它流通环节中,瓦楞纸板吸收冲击振动的能力。     

立式瓦楞复合纸板静态压缩试验与有限元分析

目的对立式瓦楞复合纸板的静态压缩过程进行试验研究和有限元分析,研究不同楞型立式瓦楞复合纸板的力学性能。方法制作A楞、AB楞、B楞等3种不同立式瓦楞复合纸板试样,进行静态压缩实验,得到其压缩应力-应变曲线;建立3种楞型的立式瓦楞复合纸板有限元模型,进行静力学分析,得到其压缩应力-应变曲线,并与实验结果进行对比分析。结果试验和有限元分析均显示立式瓦楞复合纸板的静态压缩过程与蜂窝纸板的静态压缩过程类似,包括弹性阶段、屈服阶段、平台阶段、密实化阶段,试验和有限元分析所得到的压缩应力-应变曲线相吻合。纸板的峰值应力和平台应力与楞型有关,且随着楞高的增大而减小。结论通过试验研究和有限元分析方法得到了不同楞型立式瓦楞复合纸板的静态压缩性能,对该新型材料的应用有重要参考价值。     

B楞瓦楞纸板本构模型及其应用

瓦楞纸板因其可降解及优良的缓冲性能,常用于运输包装中。用万能试验机得到了B楞瓦楞纸板的静态应力-应变曲线,再用最小二乘法拟合出了此纸板的静态本构关系。然后,根据所拟合的曲线,计算出了B楞瓦楞纸板的缓冲系数-最大应力曲线。最后,给出了一个B楞瓦楞纸板的承载算例。     

钙塑瓦楞复合纸板性能的实验研究

钙塑瓦楞纸板是将普通瓦楞纸板的芯纸替换为钙塑材料而成,该材料除普通瓦楞纸板的优点外,还具有强度高、防潮等性能。通过实验方法,对3层钙塑瓦楞复合纸板平压强度、边压强度和戳穿强度进行了测试分析,同时将钙塑瓦楞复合纸板与普通5层瓦楞纸板性能进行了对比。结果表明,3层钙塑瓦楞复合纸板的边压强度为0.650 kN,平压强度为1.274 kN,戳穿强度为7.5 J;5层瓦楞纸板的边压强度为0.378 kN,平压强度为0.437 kN,戳穿强度为6.75 J。为该新材料的推广使用提供了依据。     

0945型瓦楞纸板衬垫缓冲防振性能试验

目的研究0945型瓦楞纸板衬垫三角形支座底部支撑点位置对其缓冲防振性能的影响。方法以0945型衬垫三角形支座的底部支撑点与边缘的水平距离为结构参数,采用B楞瓦楞纸板制作5种0945型衬垫试样,利用静、动态压缩试验、随机振动试验分析衬垫的缓冲防振性能。结果应力-应变曲线表明,当底部支撑点与边缘的距离为40 mm时,衬垫的最大应力达到78 k N;当该距离为0时,衬垫的单位体积应变能达到35.67 k J/m3。最大加速度-静应力曲线表明,40 mm时衬垫的最大加速度最小。随机振动功率谱密度曲线表明,距离为0时,衬垫的功率谱密度峰值最小。结论 0945型瓦楞纸板衬垫三角形支座为直角三角形时,垂直边能承受较大载荷,产生较小变形,不易塌陷,缓冲防振性能最好。     

不同组合角度瓦楞纸板缓冲性能研究

以不同组合角度的瓦楞纸板为研究对象,以角度为变化参数,结合matlab软件进行分析研究。通过边压强度、平压强度试验,拟合得到了其强度与组合角度的关系模型,精度、误差在允许的范围内;通过静态压缩试验,获得了其静态缓冲系数-应力曲线。实验结果表明:瓦楞纸板的边压强度随着组合角度的增加而逐渐减小;平压强度则在组合角度为0时最大,90°,30°和45°时依次减小;静态压缩试验中组合角度为0的缓冲能力最大。     

瓦楞纸板楞形参数对力学性能的影响

目的 研究瓦楞纸板楞形参数对力学性能的影响规律,以达到在保证力学性能的基础上,减少材料的使用,降低生产成本。方法 在国标规定的范围内,均匀选取了瓦楞纸板的楞宽、楞高以及楞峰半径的实验值,设计单因素实验,推导出芯纸压缩比系数公式。利用有限元方法进行准静态压缩试验,得出瓦楞纸板的边压强度以及边压强度与压缩比系数的比值。结果 压缩比系数随楞宽和楞峰半径的增加逐渐降低,随楞高的增加逐渐增高,楞宽的影响程度最大,其次是楞高,楞峰半径最小;边压强度随楞宽的增加逐渐降低,随楞高的增加整体趋势为逐渐增高,边压强度随楞峰半径的增加,其变化波动较大,在楞峰半径为1.3 mm时边压强度最大。边压强度与压缩比系数的比值在单因素变化的情况下,楞宽为3.4 mm时最大,楞高为3.75 mm时最大,楞峰半径为1.3 mm时最大。结论 瓦楞几何参数对瓦楞纸板的边压强度和压缩比系数均有明显的影响,所以选择合适的几何参数组合可以在保证强度的基础上降低材料的使用量。     

蜂窝/ 瓦楞叠合纸板的缓冲性能研究

结合蜂窝纸板和瓦楞纸板的粘弹塑性和压缩破损机理,通过静态压缩实验,得到了蜂窝纸板和蜂窝/ 瓦楞纸板的应力应变曲线和缓冲系数应变曲线,建立了两者的静态本构关系,并分析了缓冲特性曲线。结果表明,蜂窝/ 瓦楞纸板的缓冲性能较蜂窝纸板更佳,为以瓦楞纸箱为外包装箱,蜂窝纸板为缓冲材料的包装件系统的优化设计提供参考。     

纸板厚度方向的力学模型建立

目的理论推导纸板在受到z向压缩和弯曲时的本构模型。方法对纸板进行z向压缩时,用Ramberg-Osgood方程描述加载过程的应力-应变关系。根据纸板的内部结构特点,用多孔弹性材料模型描述卸载过程的应力-应变关系。基于对纸板弯曲时变形过程的分析,利用复合材料层板模型和纤维网络模型描述弯曲时纸板层应力-应变关系。结果该模型能描述纸板在厚度方向上的力学特性,为建立完整的纸板本构建模提供参考,同时为有限元模拟纸板厚度方向变形提供依据。     

层合方式和压缩方向对层合瓦楞纸板压缩性能的影响

目的研究层合方式和压缩方向对层合瓦楞纸板压缩性能的影响。方法通过静态压缩对平齐式和交错式等2种层合瓦楞纸板的3个方向进行实验,得到相应的应力-应变曲线,运用能量效率法对其峰应力、平均抗压强度、总吸能和比能量吸收进行对比分析。结果 2种层合方式的瓦楞纸板在x,y,z方向的应力-应变曲线走势大致相似,峰应力、平均抗压强度、总吸能和比能量吸收均为x方向最大,y方向次之,z方向最小。在x,y,z各个方向上,平齐式层合瓦楞纸板的峰应力、平均抗压强度、总吸能和比能量吸收均高于交错式层合瓦楞纸板。结论不同层合方式和压缩方向对层合瓦楞纸板压缩性能的影响较大,设计重型缓冲包装时可以优先选择平齐式层合瓦楞纸板的x方向,可以更好地达到提高缓冲效果和节约材料的目的。     

楞型对瓦楞结构材料瓦楞方向准静态力学性能的影响

目的研究不同楞型瓦楞结构材料在准静态条件下对瓦楞方向相关力学性能的影响。方法通过有限元模拟的方法,在准静态压缩条件下,得到不同楞型的瓦楞结构材料在瓦楞方向上的变形模式、应力-应变曲线等,通过能量效率法对其峰应力、密实化应变、平均抗压强度和单位体积吸收能量等进行对比分析。结果在同一壁厚条件下,A,C,B,E这4种楞型的峰应力、平均抗压强度、单位体积吸收能量依次增大;对于任一楞型来说,峰应力、平均抗压强度、单位体积吸收能量随壁厚的增大而增大,且与其呈线性关系;随着壁厚的增大,A,C,B,E这4种楞型的峰应力、平均抗压强度、单位体积吸收能量的增长幅度依次增大。结论楞型对瓦楞结构材料瓦楞方向的力学性能有显著影响,在其他条件相同的情况下,A,C,B,E这4种楞型的力学性能依次增强。     

B楞双层瓦楞纸板衬垫平压缓动态性能建模

根据B楞双层瓦楞纸板衬垫静、动态平压的测试数据,归纳出瓦楞纸板平压缓冲性能的三个基本特征及其它特点。在构造静态模型的基础上,首次建立了能较全面反映瓦楞纸板衬垫在不同条件下连续多次平压冲击时动态响应的非线性粘弹塑性模型。该模型的建立及其参数的成功识别,不仅解决了瓦楞纸板衬垫的平压动力学计算问题,为缓冲包装优化设计创造了条件;也解决了测试工作量庞大的问题,通过少量测试,识别出模型参数,便可全面掌握瓦楞纸板平压的缓冲性能。     

X-PLY超强瓦楞纸板的强度试验研究

分析了X-PLY超强瓦楞纸板的结构特征，并进行了耐破强度、戳穿强度、平压强度和边压强度等对比试验。结果表明，X-PLY超强瓦楞纸强度特性优良。     

基于屈曲准则的瓦楞纸板强度仿真分析

分别建立了典型的A、C、B楞型单瓦楞纸板的有限元模型,计算了3种瓦楞纸板的临界屈曲载荷。以临界屈曲载荷为纸板抗压能力的判定准则,定量分析了3种瓦楞纸板的抗压能力,同时研究了材料与结构对瓦楞纸板抗压能力的影响及每种瓦楞纸板的材料抗压效率。分析结果表明,大瓦楞有更好的抗压能力,其抗压能力的提高主要是依靠其结构实现的,约束条件能够极大地改变瓦楞纸板的抗压效率。     

瓦楞纸板托盘结构及性能研究

目的探讨瓦楞纸板托盘结构与性能的关系。方法托盘由铺板和垫块或纵梁粘合而成,铺板为1块3A楞瓦楞纸板或2块AB楞瓦楞纸板粘合而成,垫块或纵梁通过瓦楞纸板层叠粘合或卷绕成型,利用抗弯和抗压试验测试托盘抗弯强度和抗压强度,并分析托盘力学性能。结果托盘抗弯性能主要与铺板瓦楞纸板层数有关,1块3A楞瓦楞纸板铺板的抗弯性能优于2块AB楞瓦楞纸板粘合铺板;托盘抗压性能与垫块或纵梁结构有关,层叠粘合成型的垫块或纵梁的抗压性能优于回字卷绕成型的,抗压强度可达到33.48 k N;B楞瓦楞纸板层叠粘合成型的垫块或纵梁的抗压强度优于AB楞的;垫块的抗压强度优于纵梁。结论通过对瓦楞纸板托盘结构、抗弯性能、抗压性能的研究与测试,可为实际应用提供参考和依据。     

Stress Plateau of Multilayered Corrugated Paperboard in Various Ambient Humidities

This paper presents a mathematical model to predict the stress plateau of multilayered corrugated paperboard under flatwise compression in various humidity environments. The model relates the stress plateau to the thickness‐to‐flute pitch ratio of corrugated core cell, the yield stress of corrugated medium and the relative humidity in surrounding air. Multilayered corrugated paperboards with a wide range of thickness‐to‐flute pitch ratios are investigated under several levels of ambient humidities to explore the effect of relative humidity on the stress plateau of multilayered corrugated paperboard. Comparison of the predictions and experiments is made, and a good correlation is achieved corroborating the feasibility and accuracy of the model. The proposed method can be used for practical application of the optimum design and material selection of multilayered corrugated paperboard. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.