瓦楞纸板结构疲劳损伤规律的探究

通过对瓦楞纸板结构的疲劳振动试验,对瓦楞纸板结构的疲劳性能进行初步探讨,获得了在一定频率条件下,施加不同载荷时瓦楞纸板结构的疲劳寿命,给出了相应的S-N曲线,提出了瓦楞纸板结构疲劳损伤数学模型。     

剩余强度模型对瓦楞纸板疲劳振动的分析研究

对瓦楞纸板进行疲劳振动试验,测定分析振动次数、加速度对瓦楞纸板塑性变形、承载能力的影响,并与未经振动材料进行比较.基于疲劳累积损伤理论中的剩余强度模型,提出瓦楞纸板疲劳振动后剩余承载能力衰减模型.疲劳加载后瓦楞纸板的剩余承载能力,不仅与载荷的循环数有关,还与疲劳加载的加速度峰值和频率有关.拟合了振动频率20Hz、加速度2.0g振动试验后,瓦楞纸板的剩余承载能力与振动次数之间的关系曲线.结果表明,随着振动次数和振动加速度的增加,瓦楞纸板剩余屈服应力减小,经过80000次振动后,其承载能力下降了38.88%.为了确保实现预期包装效果,在进行包装设计时,应考虑到瓦楞纸板的疲劳性能.     

复杂面内应力状态下平面编织高铝纤维增强氧化铝基复合材料强度及疲劳寿命预测方法

针对平面编织氧化铝基复合材料提出了一种复杂面内应力状态下的强度准则和疲劳寿命预测方法。通过拉伸、压缩及纯剪切试验,分别获得了材料的静强度指标。考虑材料拉、压性能的差异和面内拉-剪联合作用对材料强度的影响机制,提出了修正的Hoffman强度理论。采用该强度理论预测得到的偏轴拉伸强度与试验结果基本一致,偏差不超过10%。开展了偏轴角θ=0°、15°、30°、45°,应力比R=0.1,频率f=10 Hz的拉伸疲劳试验,试验结果表明随着偏轴角的增加,相同轴向拉伸载荷下的疲劳寿命逐渐降低。由于面内剪切应力分量的作用,疲劳失效由纤维主导逐渐过渡到纤维和基体共同主导的模式。基于单轴疲劳寿命曲线,采用Broutman-Sahu剩余强度模型表征剩余强度随疲劳循环次数的变化规律,结合剩余强度演化模型和修正的Hoffman强度理论,提出了一种面内复杂载荷条件下的疲劳寿命预测模型,并引入疲劳剪切损伤影响因子表征拉-剪应力联合作用对材料疲劳行为的影响。采用本文提出的疲劳寿命预测模型,预测不同偏轴角拉伸疲劳寿命,预测结果与试验结果基本一致,偏差在1倍寿命范围内。比较结果表明在给定应力比、温度和疲劳载荷频率条件下,该疲劳寿命预测模型可以用来预测平面编织氧化铝基复合材料拉-剪复杂面内载荷条件下疲劳寿命。      

含低速冲击损伤复合材料层合板剩余压缩强度及疲劳性能试验研究

对T300/QY8911复合材料层板进行了低速冲击、 冲击后压缩以及冲击后疲劳试验研究。通过对冲击后的层板进行目视检测和超声C扫描获得了层板受低速冲击后的若干损伤特征; 在压-压疲劳试验中, 测量了损伤的扩展情况。讨论了冲击能量与损伤面积以及冲击后剩余压缩强度的关系, 分析了含冲击损伤层合板在压缩载荷及压-压疲劳载荷下的主要破坏机制。结果表明, 低速冲击损伤对该类层板的强度和疲劳性能影响很大, 在3.75 J/mm的冲击能量下, 层板剩余压缩强度下降了65%; 在压-压疲劳载荷作用下, 其损伤扩展大致可分为两个阶段, 占整个疲劳寿命约60%的前一阶段损伤扩展较为缓慢; 而疲劳寿命的后半阶段损伤则开始加速扩展, 并导致材料破坏。     

单向层合板拉-拉及压-压疲劳加载材料退化模型

以刚度退化为基础,并结合正则化疲劳寿命预测方法,推导建立了单层板疲劳累积损伤过程剩余刚度退化模型,同时给出了剩余强度退化模型.本文退化模型适用于拉-拉及压-压疲劳加载任意应力水平和应力比下的单层板疲劳寿命预测,所建立的剩余刚度退化模型显著减少为获得模型参数所必需的试验件数量,经济性好.最后,通过试验研究,建立了材料T300/BMP-316单向层合板疲劳加载各主方向剩余刚度退化表达式、剩余强度退化表达式及疲劳寿命表达式,为层合板结构疲劳损伤分析提供了有力依据.     

疲劳振动效应对瓦楞纸板承载能力与缓冲性能的影响

瓦楞纸板作为产品运输包装的承载与缓冲基础材料,其使用过程中的性能保持性至关重要。运输振动将引起纸板疲劳破损,导致其相应性能的变化。对单瓦楞纸板进行加速度为0.5－2.0g、振动频率为20Hz的疲劳振动试验;进行瓦楞纸板的准静态压缩、跌落冲击试验,测定其承载能力与冲击加速度。结果表明,随着振动次数、振动强度的增加,纸板的承载能力、剩余屈服应力显著降低,缓冲性能下降。在此基础上,基于瓦楞纸板冲击试验数据,分析不同振动次数对瓦楞纸板的冲击最大加速度和缓冲系数的影响,获得了瓦楞纸板冲击最大加速度—静应力—振动次数、缓冲系数—最大应力—振动次数三维关系。研究表明瓦楞纸板存在疲劳破坏效应,研究结果为瓦楞纸板的疲劳缓冲包装设计提供技术依据     

层板复合材料疲劳性能的实验研究

对层板复合材料在拉伸 -拉伸疲劳载荷作用下的初始静刚度、初始静强度、剩余刚度、剩余强度、疲劳寿命进行了实验研究 ,取得了大量的有意义的实验数据 ,分析了层板复合材料的初始静刚度、初始静强度和疲劳寿命的概率分布 ,讨论了层板复合材料在不同应力水平下剩余刚度随疲劳循环周次的衰减变化及损伤破坏的形式 ,得到了一些有意义的结论     

层板复合材料疲劳性能的实验研究

对层板复合材料在拉伸－拉伸疲劳载荷作用下的初始静刚度、初始静强度、剩余刚度、剩余强度、疲劳寿命进行了实验研究,取得了大量的有意义的实验数据,分析了层板复合材料的初始静刚度、初始静强度和疲劳寿命的概率分布,讨论了层板复合材料在不同应力水平下剩余刚度随疲劳循环周次的衰减变化及损伤破坏的形式,得到了一些有意义的结论。     

交变载荷对CFRP复合材料-铝合金粘接接头剩余强度的影响

为了给碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料粘接结构的安全设计及应用提供参考,针对CFRP复合材料-铝合金对接接头,研究了拉-拉交变载荷作用下的疲劳寿命特性及剩余强度变化规律。设计专用夹具,完成接头的制作及固化,并测试其拉伸、剪切准静态失效强度,在此基础上进行不同载荷水平下的疲劳寿命测试。选取特定载荷水平,测试不同循环次数后的接头剩余强度,并对失效形式进行观察分析。结果表明:CFRP复合材料-铝合金对接接头强度-寿命（S-N）曲线在单对数坐标上符合线性函数规律;随着交变载荷循环周期的增加,接头剩余强度呈先慢后快的下降趋势,而且在较大的载荷水平下,下降幅度更为明显;经历交变载荷循环前、后接头失效形式发生改变,由局部CFRP复合材料表层撕裂转变为局部界面破坏。结合试验测试所获得的初始失效准则,并引入疲劳退化因子,建立内聚力模型对交变载荷作用下的粘接接头强度衰减进行数值模拟,结果表明所建立模型能够有效预测交变载荷作用下的接头剩余强度。      

单向碳/碳复合材料拉-拉疲劳寿命及剩余强度预测模型

基于预测单向复合材料纵向拉伸强度的随机核模型,引入纤维单丝剩余强度二参数Weibull模型及纤维单丝与基体界面剩余强度模型,研究建立了单向复合材料纵向拉-拉疲劳寿命及剩余强度的预测模型。对经过一定次数拉-拉疲劳载荷循环后的纤维束抽取其纤维单丝进行剩余强度拉伸试验,建立了纤维单丝剩余强度的二参数Weibull模型,测试单向碳/碳（C/C）复合材料的纤维与基体界面强度。通过单向C/C复合材料算例分析表明,92.5%、90.6%和87.5%应力水平下对数预测寿命与对数试验寿命比值分别为0.79、1.00和1.11,表明所建立的寿命预测模型用于预测单向C/C复合材料疲劳寿命是可行的;纵向拉伸剩余强度预测值与试验值误差在10%以内,吻合较好,表明所提出的剩余强度预测模型具有较高的精度。     

新型4层瓦楞纸板的性能分析

研究了一种新型的4层瓦楞纸板结构,并将4层瓦楞纸板和3层、5层瓦楞纸板的平压强度、边压强度、戳穿强度和耐破度性能进行比较,最后得到新型4层瓦楞纸板的主要优点是:厚度比5层瓦楞纸板要薄,节省了夹芯纸的用量,降低瓦楞纸板的成本,而且强度高,在一定情况下可以代替5层瓦楞纸板达到抗压、防震、缓冲的目的。     

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。     

瓦楞纸板边压强度影响因素分析

目的分析瓦楞纸板边压强度与其基本物理参数之间的关系。方法通过试验测量不同弹性模量、泊松比的原纸所对应不同结构参数的瓦楞纸板的边压强度。结果当材料一定时,原纸的定量越大,厚度越厚;原纸的纵向弹性模量总是大于横向弹性模量;相同类型的原纸随着定量的增大,其纵横向弹性模量和剪切模量逐渐增大;面纸定量相同、芯纸定量不同的瓦楞纸板,其边压强度随芯纸定量增大而增大;芯纸定量相同、面纸定量不同的瓦楞纸板,其边压强度随面纸定量增大而增大;材质相同、楞形不同的瓦楞纸板,其边压强度由大到小依次为A型、C型、B型。结论瓦楞原纸物性参数、瓦楞纸板结构参数均对瓦楞纸板边压强度有决定性的影响。     

X-PLY型瓦楞纸板与原纸强度关系的研究

目的建立普通型七层瓦楞纸板和X-PLY型瓦楞纸板的边压强度和侧压强度的回归计算方程。方法通过分析X-PLY型瓦楞纸板的结构特征,并进行边压强度和侧压强度的对比试验。基于应力-应变曲线实验数据,讨论BBB,BAB,BCA,X-PLY(BBB),X-PLY(BAB),X-PLY(BCA)型组合板材的强度特性和承压规律,并利用SPSS软件对试验结果进行回归分析。结果因为结构的特殊性,X-PLY型瓦楞纸板两方向的压缩强度同普通七层瓦楞纸板相比差异性较小,得到普通型七层瓦楞纸板和X-PLY型瓦楞纸板的边压强度和侧压强度的回归计算方程误差在5%以内,模型的拟合性能较优。结论该方程可以为X-PLY型瓦楞纸板强度的预测和纸板的配纸提供参考依据。     

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。     

复合材料层合板低速冲击后压-压疲劳试验研究及寿命预报

进行了复合材料层合板低速冲击和冲击后压-压疲劳试验。在疲劳试验过程中详细测量了损伤扩展情况,获得了损伤扩展规律。将冲击损伤等效为一圆形开孔,应用含椭圆形夹杂的杂交应力单元分析含圆孔有限大板的应力分布,采用特征曲线和点应力判据相结合的方式并通过引入损伤扩展规律建立了含低速冲击损伤复合材料层板压-压疲劳寿命预测模型。通过与试验数据的对比,证明了该模型的有效性。同时,该模型还可预报在疲劳载荷下含冲击损伤层板的剩余压缩强度。     

Experimental investigation on bending fatigue failure of corrugated paperboard

A series of 3‐point bending fatigue tests were conducted to investigate the bending fatigue behaviour of flute type B and C corrugated paperboard samples under cyclic loading. The S‐N curve was obtained. The fatigue failure of corrugated paperboard may be described by both Basquin‐type and exponential‐type S‐N curves; however, the exponential‐type S‐N curve is more appropriate. The stiffness is gradually degraded with almost same energy dissipation in most stress cycles, but it decreases abruptly with the enlarged energy dissipation when the testing cycle is very close to the ultimate cycles of fatigue failure. The corrugated board deforms constantly under the action of cyclic loading, and no visible crack appears. The fatigue failure modes and mechanisms are same for the corrugated boards with B‐flute and C‐flute; however, the S‐N curve of corrugated board is closely related to the flute structure. The results obtained in this paper may be applied to the dynamic design and accelerated vibration test of stacked corrugated boxes.     

混凝土双轴拉压、三轴拉压压变幅疲劳性能研究

利用大型多轴疲劳试验机,进行了拉压双轴和拉压压三轴荷载作用下混凝土两级、三级变幅疲劳试验研究,重点分析了残余应变的变化规律。试验结果表明:混凝土在拉压和拉压压加载工况下的残余应变主要与相对疲劳次数和侧压应力比有关,基本不受加载历程因素的影响。定义相对残余应变为损伤变量,建立了损伤演变方程,并进行了疲劳损伤分析和剩余疲劳寿命预测,为混凝土在多轴变幅疲劳试验研究及疲劳损伤评价提供参考。