吸能材料缓冲性能评价方法综述

目的 进一步科学评价吸能材料缓冲性能,以促进吸能材料的研究与推广应用。方法在对常见吸能材料进行分类的基础上,全面调查吸能材料缓冲性能测试方法,系统分析缓冲性能数据表征及处理方法。结果 缓冲性能测试方法主要借助压缩试验与冲击试验2类,其中压缩试验又可分为静态压缩试验与动态压缩试验;缓冲性能数据表征及处理方法主要有缓冲曲线法、能量吸收率曲线法、能量吸收图法、Janssen因子法与Rusch曲线法5种类型。能量吸收图法因能够同时汇集不同密度、应变率条件下材料吸能特性与缓冲效果,反映材料最佳吸能点,在使用过程中更具广泛性。结论 推荐采用能量吸收图来表征吸能材料的缓冲吸能特性。     

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。     

闭孔EVA泡沫类静态缓冲性能的研究

目的 研究密度与应变率对闭孔EVA泡沫材料类静态缓冲性能的影响规律。方法 基于包装用缓冲材料静态压缩试验法和能量吸收图法,对密度为80、95、106、124和180kg/m³的闭孔EVA泡沫试样在不同应变率下进行类静态压缩试验,得到应力-应变曲线,基于此进一步处理得到相应的单位体积能量吸收、能量吸收效率、缓冲系数和最大比吸能等曲线,同时绘制试样类静态压缩过程中的能量吸收图。结果 闭孔EVA泡沫材料的密度越高,密实化应变越小,最大单位体积能量吸收越大;在压缩应变相同时,应变率越大,应力、单位体积能量吸收、能量吸收效率、最大比吸能越大;得到了5种密度闭孔EVA泡沫材料的本构方程和闭孔EVA泡沫材料的能量吸收图及其斜率与应变率的关系式;通过分析密实化应变与相对密度的关系,得到相关拟合公式。结论 密度与应变率对闭孔EVA泡沫材料的缓冲性能有着非常大的影响,在一定的应力水平下会有一个最佳的密度使得刚好能吸收完能量,并保护产品不破损,该最佳密度受应变率的影响,因此可以通过能量吸收图进行相关的缓冲包装优化设计。     

EPE和EVA发泡缓冲材料吸能特性表征

研究了EPE和EVA两种发泡缓冲材料在动态冲击下的吸能特性。将落锤冲击试验得到的载荷位移数据进行处理,绘制得到了动态应力-应变曲线和动态能量吸收曲线,并重点讨论了材料厚度、密度和多次冲击等因素影响下的曲线特征。结果表明,密度和多次冲击对吸能特性影响显著。研究结论为产品包装材料合理选择和优化设计提供科学依据。     

发泡聚丙烯的静态压缩性能

目的 以发泡聚丙烯为研究对象,研究厚度和密度对发泡聚丙烯静态压缩性能的影响规律。方法 通过静态压缩试验,得出不同密度和厚度下的力-位移曲线,进一步处理得到应力-应变曲线、能量吸收效率曲线以及比吸能、总能量吸收图和抗压强度。通过这些曲线分析密度和厚度对发泡聚丙烯材料静态压缩性能的影响。结果 密度、厚度不同的发泡聚丙烯材料,其应力-应变曲线的形态基本相同。当厚度一定时,密度越大,总能量吸收、比吸能及抗压强度也越高。当密度一定时,材料越厚,其总能量吸收越高、比吸能越低,厚度对密实化应变和抗压强度的影响可忽略。结论 在对缓冲包装进行优化设计时,为了防止出现过度包装导致资源浪费或欠包装导致被包装物出现损毁等情况,应充分比较泡沫材料的厚度和密度对缓冲和吸能性能的影响,并根据试验对比结果选择最优方案。     

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。     

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。     

缓冲材料静态特性曲线制作和应用

缓冲材料的性能要求有多种,但作为首要的就是冲击能量吸收性,表征某种缓冲材料能量吸收的状况就用静、动态特性曲线。包装设计师的主要任务之一在于准确、合理地选用这些曲线,否则,保护产品、降低成本的目的就很难达到。缓冲材料静态特性曲线,制作方便,不需要复杂的设备,并可获得与包装物在存放期间相比拟的性质。     

曲梁缓冲器的大变形及变形能的椭圆函数解EI北大核心CSCD

金属曲梁结构在发生大变形情况下仍然具有良好的回弹性能,可以用作承受重复冲击系统的冲击能量吸收装置。针对由固支圆形曲梁组成的缓冲器,推导了基于半径和截面角的固支曲梁的大变形平衡方程。给出了端部压力及平板压力作用下曲梁的截面角、位形及变形能的Jacobi椭圆函数解,详细分析了简支圆形曲梁缓冲器的大变形特性及能量吸收特性。结果表明:曲梁缓冲器具有明显的非线性大变形特性和良好的缓冲吸能特性,其缓冲系数曲线有明显的极小值点;缓冲系数的极小值取决于曲梁材料、曲率半径及初始安装角度,与其数量无关。     

低密度多孔介质的缓冲和减振

本文对低密度多孔介质缓冲吸能特性的三种评估方法进行了分析,进而提出了评估其减振特性的刚度曲线方法,并以泡沫硅橡胶为例,具体阐述了上述评估方法在合理选材、优化设计中的应用。     

预压缩对蜂窝纸板能量吸收的影响

目的探究相同温湿度环境条件下,不同程度的预压缩对不同型号蜂窝纸板缓冲性能的影响。方法利用电子材料试验机对材料进行压缩,进而通过Matlab软件绘制出应力-应变曲线、静态缓冲系数曲线以及能量吸收曲线。结果预压缩限制在线弹性阶段,对蜂窝纸板各项性能无明显影响;当预压缩进入弹塑性阶段,蜂窝纸板的各项性能产生较为明显的下降;当预压缩进入塑性坍塌阶段,蜂窝纸板的各项性能显著下降,甚至丧失缓冲特性。结论随着预压缩程度的增加,蜂窝纸板静态压缩性能、静态缓冲性能及能量吸收性能都会降低。     

Energy absorption diagrams of paper honeycomb sandwich structures

It is very important to evaluate the cushioning properties of paper honeycomb sandwich structures for optimizing pack design. The energy absorption diagram is one method to characterize the cushioning properties of materials. In this paper, we investigate energy absorption and develop energy absorption diagrams for paper honeycomb sandwich structures. Based on static compression experiments, the compressive stress–strain curve is simplified into three sections: linear elasticity, plateau and densification. By considering the factors associated with the structure of paper honeycombs, the energy absorption model is obtained and characterized by the thickness‐to‐length ratio of the honeycomb cell wall. Both theory and experiment show that the compression energy absorption capability increases with the increasing thickness‐to‐length ratio of the honeycomb cell wall, and a good agreement is achieved between the theoretical and experimental energy absorption curves. The proposed method to develop an energy absorption diagram for paper honeycomb sandwich structures can be used to characterize the cushioning properties and optimize the structures of paper honeycomb sandwiches. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

构型对正多边形蜂窝异面缓冲性能的影响

目的 利用有限元法研究应变率不敏感的双线性各向同性应变硬化正多边形（等边三角形、正方形、正六边形和正八边形）蜂窝的异面缓冲性能。方法 建立基于正多边形蜂窝特征单元的异面冲击分析有限元模型，提出最佳应变这一缓冲性能评价新指标，基于此重新定义各能量吸收评价指标，形成新缓冲性能评价方法。结果 以此获取不同相对密度的各正多边形蜂窝在不同冲击速度下的变形模式和应力-应变曲线，以及平均平台应力、比能量吸收和冲击力效率等评价指标值，并进行了分析。结论 给定相对密度下，正八边形蜂窝具有最大的异面平均平台应力；正多边形蜂窝的比能量吸收与冲击速度成二次关系；定密度的正六和八边形蜂窝的冲击力效率优于等边三角形和正方形蜂窝。     

Impact behavior and energy absorption of paper honeycomb sandwich panels

Dynamic cushioning tests were conducted by free drop and shock absorption principle. The effect of paper honeycomb structure factors on the impact behavior was analyzed. Results of many experiments show that the dynamic impact curve of paper honeycomb sandwich panel is concave and upward; the thickness and length of honeycomb cell-wall have a great effect on its cushioning properties; increasing the relative density of paper honeycomb can improve the energy absorption ability of the sandwich panels; the thickness of paper honeycomb core has an up and down fluctuant effect on the cushioning properties; with the increase of the thickness of paper honeycomb core, the effect dies down; flexible corrugated paperboard as liners can improve the compression resistance and cushioning properties of paper honeycombs. The research results can be used to optimize the structure design of paper honeycomb sandwich panel and material selection for packaging design.     

密度对聚丙烯泡沫材料动态冲击性能的影响

目的 以聚丙烯材料为研究对象,研究密度对其动态冲击性能的影响。方法 对4种不同密度的聚丙烯材料进行动态压缩试验,分析接触力、位移和应变以及吸收能、比吸能的变化,从而研究动态条件下不同密度的聚丙烯材料的动态冲击性能。结果 当密度一定时,最大接触力、最大位移、最大应变、比吸能随冲击能的增大而增大。当冲击能一定时,最大接触力随密度的增大而增大,最大位移、最大应变、比吸能随密度的增大而减小。结论 考虑到轻量化以及成本因素,在安全范围内,选择缓冲材料时可以选择密度较小的聚丙烯材料。