层合瓦楞纸板三向静态平压性能研究

通过静态压缩试验,对B楞和C楞层合瓦楞纸板X,Y,Z3个方向的平压性能进行了研究,并绘制了其载荷-变形曲线和应力-应变曲线。纸板的载荷-变形曲线表明：压缩时各纸板3个方向的曲线走势类似,都有一段线性变形部分,当载荷达到最大值后,X向和Z向的曲线呈波浪状下降,而Y向的曲线近似于水平波动。纸板的应力-应变曲线表明：3个方向的压缩中,Z向的压缩强度值最大,X向次之,Y向最低,Z向值为X向的3～6倍,为Y向的12～14倍。此外还对瓦楞纸板平压强度与Y向压缩强度的关系和瓦楞纸板边压强度与Z向压缩强度的关系进行了分析。     

建立EPE和蜂窝纸板串联组合本构模型的方法

目的 寻求建立EPE和蜂窝纸板串联组合本构模型的方法,为其他串联组合衬垫本构模型的建立提供参考依据.方法 通过静态压缩试验得到EPE的应力-应变曲线和蜂窝纸板的应力-应变曲线,利用三次Bezier曲线分别拟合其试验曲线,根据拟合曲线求EPE和蜂窝纸板串联组合的应力-应变曲线.结果 EPE和蜂窝纸板的拟合曲线与其各自的试验曲线有很好的吻合度,用同样的方法拟合得到的串联组合的应力-应变曲线与基于其各自的本构模型计算得到的串联组合的应力-应变曲线亦很好地吻合.结论 利用文中方法得到串联组合本构模型是可行的,为缓冲包装设计提供了参考依据.     

内含气体对蜂窝纸板静态缓冲性能的影响

目的研究蜂窝纸板的内部气体对其静态缓冲性能的影响规律。方法通过静态压缩实验,研究在不同孔隙率的条件下蜂窝纸板的缓冲性能。结果通过静态压缩实验,得到了应力-应变曲线,对比不同孔隙率条件下的应力-应变曲线,可以观察到孔隙率越大,蜂窝纸板在压缩过程中的静态峰应力越小,蜂窝纸板越容易被压变形,并且形成的密实层越薄,其中孔隙率为0与孔隙率为100%时的应力-应变曲线变化明显,且气体泄漏不受厚长比和孔径尺寸的影响。结论在静态压缩过程中,蜂窝纸板内的气体使蜂窝纸板所能承受的应力明显增强,并且通过理论推导,得出了内含气体影响下蜂窝纸板在静态压缩过程中各个阶段的应力理论公式,为其缓冲性能的研究提供了一定的理论方法。     

土与结构接触面土体软/硬化本构模型及数值实现

基于土与结构接触面变形特性分析,将接触面土体的剪切滑动面与单元体三维应力状态下的八面体面相对应,通过土的三维弹塑性本构模型在八面体面上的剪切应力-应变关系,建立了接触面土体剪切应力-应变关系;将接触面土体法向压缩变形与侧限压缩条件相对应,通过侧限压缩条件下的荷载变形关系,建立了接触面土体法向应力-应变关系;进一步将接触面土体切向与法向耦合,建立了接触面土体本构模型,模型只有4个材料参数,参数物理意义明确,可由等向压缩试验和常规三轴压缩试验确定。与接触面土体试验结果的对比分析表明,所建立的本构模型可较好地描述接触面土体切向软/硬化特性与法向变形规律。结合有限元软件ABAQUS,编制了FRIC模型子程序,通过模拟土与结构界面剪切滑移过程表明,编制的FRIC子程序可较好地模拟土与结构界面接触的非线性力学行为。     

杨木静动态压缩本构模型研究

目的 以杨木为研究对象,研究其静动态压缩载荷作用下应力-应变曲线的变化特征,建立适合的本构模型,并对其进行描述。方法 对杨木试件进行静动态压缩加载试验,分析静动态压缩载荷作用下杨木应力-应变曲线的变化特征,构建适用于静动态压缩载荷作用下杨木的本构模型。结果 静态压缩加载杨木的应力-应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段和密实化阶段等3个部分,动态压缩加载杨木的应力-应变曲线分为线弹性阶段和屈服阶段等2个部分;静态压缩加载时,杨木轴向屈服应力最大,分别是径向和弦向的5.70倍和7.75倍;动态压缩加载时,当应变率从400 s-1增加到1000 s-1时,径向、弦向和轴向的屈服应力分别增加了1.51,1.59,3.12倍,杨木的屈服应力具有应变率敏感性;采用包含应变率影响的本构方程来描述杨木在静动态压缩载荷作用下的本构关系是比较合适的。结论 杨木是一种应变率敏感材料,静动态压缩载荷作用下杨木的应力-应变曲线均表现出多孔材料的特征,将多孔材料本构模型应用于木材是可行的。     

随机多孔碳纤维纸的非线性面外压缩本构模型

多孔碳纤维纸由随机分布的碳纤维构成,常用于燃料电池、发热材料等先进结构,其主要服役状态为面外压缩。碳纤维纸的压缩应变对其力学、热学、电学性能均有显著影响,因此迫切需要揭示其面外压缩本构关系。该文针对碳纤维纸微结构随机多孔的特点,提出了2种非线性面外压缩本构模型,分别是考虑赫兹接触影响的对数型模型和考虑孔隙率和单胞尺寸的幂函数型模型。基于3种商品化碳纤维纸的应力-应变实验数据,将该文提出的两种模型与传统的线性模型进行分析对比,并讨论了有、无额外有机物对碳纤维纸力学性能的影响。结果表明：碳纤维纸中的额外有机物对其应力-应变关系有比较明显的影响,全面考虑接触变形、弯曲变形与孔隙率变化的对数型本构模型具有较好的鲁棒性,适用范围较广;幂函数型本构模型能够较准确地预测有机物含量较低的碳纤维纸的应力-应变关系;传统的线性本构模型对各种碳纤维纸的预测均有较大的误差,该文提出的两种非线性本构模型对碳纤维纸具有较好的适用性,可以反映碳纤维纸的非线性应力-应变关系。     

聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬泡静态压缩塑性变形模式

采用同步法合成聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬泡,通过FTIR和SEM研究其化学结构及微观结构形态,为研究其压缩响应及变形模式,对其进行静态压缩试验。结果表明:IPN硬泡的压缩行为表现出各向异性。平行发泡方向的压缩应力-应变曲线表现出三个变形阶段,其中平台阶段的显著特征是应变软化和局部变形。垂直发泡方向的压缩曲线则单调增加,平台阶段没有产生应变软化,整个压缩过程中试样变形均匀分布。IPN硬泡的静态压缩存在明显的应变率效应,环氧树脂含量对压缩性能影响显著。描述IPN硬泡压缩局部变形理论模型,变形带厚度和变形带前沿传播速度的理论值与试验值吻合较好,采用该模型分析研究IPN硬泡的压缩变形机理。     

中碳合金钢奥氏体变形应力应变分析及屈服强度的预测

奥氏体变形会影响合金钢中的相变和组织,奥氏体变形时的应力-应变影响因素比较复杂,涉及变形温度、应变速率甚至应变诱导相变的影响。本文以0.38C-1.44Si-0.82Mn-0.9Cr-0.25Mo-0.078V钢为对象,在Gleeble3500试验机上进行热模拟压缩变形实验,研究了不同变形温度下应力-应变的变化规律以及变形压缩样品的显微组织。结果表明,随着变形温度增加,应力逐渐降低,当变形温度为400℃时,因过冷奥氏体变形会诱发相变,产生了束状组织,导致应力随应变急剧增加,相较于其它较高温度的变形,呈现更大的加工硬化现象;此外,通过添加拟合参数对现有Medina模型和Eres-Castellanos模型进行拟合修正,使用修正后的模型计算本实验钢的屈服强度,结果表明其预测屈服强度与实际屈服强度基本吻合,建立了本实验钢奥氏体屈服强度预测模型,可以为其奥氏体变形工艺提供指导。     

蜂窝纸板静态压缩力学性能建模研究

分析了蜂窝纸板准静态加载下的压缩特性,采用分段函数的方法根据蜂窝纸板压缩过程中的4种主要变形机制建立了蜂窝纸板的压缩本构模型并用实验进行了验证,模型中采用了标准化应力,通过一幅图即可方便地总结一族具有同样材质,同样厚跨比t/l的蜂窝纸板的性能,为新型蜂窝纸板的结构开发和缓冲包装用蜂窝纸板合理选材提供了理论依据.     

未硫化橡胶非线性粘弹性本构模型研究

建立一种新的未硫化橡胶力学行为的描述方法。为了充分研究未硫化橡胶在不同变形模式下复杂的应力-应变行为,设计了3种不同的力学特性实验:单轴拉伸、压缩与剪切试验。发现未硫化橡胶的应力-应变关系表现出很强的非线性和率相关性。提出结合Yeoh应变能函数的广义Maxwell粘超弹性模型,拟合分析表明试验结果与模拟结果一致性较好。发现与硫化橡胶一样,必须采用多工况下的实验数据才能得到变形协调的粘弹性本构模型。实验结果和建立的本构模型有助于工程师更好的理解未硫化橡胶的力学行为,为橡胶的制造过程仿真提供理论基础。     

蜂窝纸板静态弹性与黏弹性特性建模与参数识别

目的研究蜂窝纸板的静态力学行为。方法对蜂窝纸板试样进行压缩-恢复实验,用多项式表达试样的弹性力,用分数阶微分模拟试样的黏弹性力。考虑到试样变形和弹性力的对称性,根据压缩和恢复阶段的黏弹性力之差,利用信赖域方法识别试样的黏弹性参数,再进行试样的弹性特性参数识别。结果实验与模拟结果对比表明,提出的模型可准确模拟蜂窝纸板的力学行为,最大响应误差不超过7%。结论可利用三次多项式和五参数粘弹性模型分析蜂窝纸板的静态特性,为分析静态条件下蜂窝纸板的力学特性,研究蜂窝纸板的应力和应变的时变特性,优化包装设计方法提供了参考。     

蜂窝纸板弯曲破坏模式和机理研究

基于蜂窝纸板的结构和受力情况,对蜂窝纸板进行三点弯曲实验,分析纸蜂窝夹层结构的弯曲破坏模式和弯曲破坏过程,探究纸蜂窝夹层结构弯曲变形机理。结果表明：蜂窝纸板的弯曲破坏模式主要有面板屈曲褶皱和局部塌陷两种;蜂窝纸板的弯曲破坏过程分为5个阶段;蜂窝纸板的弯曲破坏模式与面板屈曲、蜂窝胞元壁受压形成塑性铰以及蜂窝胞元壁向中间挤压靠近有关。     

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。     

蜂窝纸板及其衬垫缓冲特性研究

测试蜂窝纸板的静态压缩特性曲线、蠕变及回复特性曲线和缓冲特性曲线，并建立其力学模型。结果表明，蜂窝纸板具有优良的力学特性和缓冲性能。另外，讨论了叠置蜂窝衬垫和并置蜂窝衬垫的缓冲系数。     

面纸和芯纸相互作用的瓦楞纸板平台应力研究

目的 研究了不同厚度的瓦楞纸板受到纵向压缩时的变形模式,以及对应模式的平台应力理论模型和变化趋势.方法 对不同厚度的瓦楞纸板进行纵向准静态压缩,模拟实际运输中瓦楞纸板受到压缩时的变形情况,建立不同厚度的瓦楞纸板平台应力理论模型,根据试验数据对平台应力进行评估.结果 不同厚度的瓦楞纸板受到静态压缩时,产生了3种不同的变形,包括面纸和芯纸不分离,面纸和芯纸部分分离,面纸和芯纸完全分离.发现对于不同的变形,瓦楞纸板的平台应力变化较为明显,且随着瓦楞纸板厚度的增加,分离情况变多,平台应力的降低较为明显.结论 厚度增大会使瓦楞纸板产生变形使得平台应力下降,因此建立不同厚度的瓦楞纸板平台应力理论模型对瓦楞纸板的力学性能进行评估,这对瓦楞纸板缓冲材料尺寸选择,以及瓦楞纸箱的设计等有一定的指导意义.     

微结构对泡沫材料蠕变性能的影响

针对较低密度开孔泡沫的正四面体模型,通过引入支柱结点处的体积修正使新模型能够用于预测较大密度范围内的泡沫材料的蠕变性能,并且基于该修正模型,分析了斜支柱的弯曲变形机制以及剪切变形机制对蠕变应变率的影响。结果表明:当泡沫材料的相对密度较低时,支柱的弯曲变形机制决定了其蠕变速率;而当相对密度较高时,支柱的剪切变形作用机制开始主导其蠕变速率。通过与实验结果的比较验证了本文预测的有效性。      

一种新型双金属复合板弯曲矫直模型

因为传统的连续弯曲辊式矫直理论创建在单一金属反复连续弯曲变形的基础上,所以将该理论应用于双金属复合板连续弯曲矫直时,精度不高且无法保证双金属复合板的矫后平直度。为完善板材矫直力论,分析了双金属复合板矫直弯曲变形时的特点,提出了分层算法,并将模型计算数据与矫直实验数据进行了对比。结果表明:提出的方法可以在不同金属变形层上采用不同的计算方法和材料模型,比较适应于求解双金属复合板的辊式矫直问题;模型计算矫直力误差不大于5.73%。所得结论表明基于分层算法的数学模型在计算双金属复合板时具有良好的效果。      

基于FEM的蜂窝纸压溃分析

 分析了正六边形蜂窝纸芯的边长值对蜂窝纸压溃性能的影响.首先引入蜂窝纸的压缩机理并将压溃过程分为4个阶段.其次建立了蜂窝纸分析模型,在有限元MSC.MARC中进行屈曲分析并得到蜂窝纸的压溃变形过程,同时对该过程进行实验验证.最后通过比较不同边长值的蜂窝纸的压溃情况,发现边长值对蜂窝纸压溃性能影响起到非常重要的作用,为蜂窝纸进一步分析提供帮助.