柱状塑膜空气垫承载与缓冲性能的试验研究

针对不同规格的柱状塑膜空气垫进行准静态压缩实验,测定其承栽力-变形特性,分析充气压力、结构尺寸对空气垫的承载、缓冲性能影响.结果表明:随着充气压力的增大,空气垫承载力有所提高,对小规格空气垫,充气压力对承载力影响较为显著,但随着规格尺寸增大,其影响显著性降低;空气垫材料有良好的缓冲性能;当承载应力较小时,空气垫缓冲系数变化幅度很大;而当承载应力到达一定值时,空气垫表现出较稳定的缓冲性能.     

冲击速度和应变率对六边形蜂窝共面缓冲性能的影响

目的通过改变压缩方向的厚度,即共面方向的蜂窝层数,来研究冲击速度和应变率对六边形蜂窝共面缓冲性能的影响。方法借助软件Ansys/LS-DYNA来模拟六边形蜂窝在应变率恒定时冲击速度对蜂窝共面缓冲性能的影响,以及六边形蜂窝在速度值恒定时应变率对蜂窝共面缓冲性能的影响。结果设定3组应变率恒值(300,500,1000 s-1)研究不同冲击速度对蜂窝动态峰应力的影响,随着速度的增加,动态峰应力也增加。设定3组冲击速度恒值(3,50,100 m/s)研究不同应变率对蜂窝动态峰应力的影响,随着应变率增加,动态峰应力基本不变。结论在试件材料选用双线性硬化的铝基材料,壁材视为应变率不敏感的模型下,应变率对正六边形蜂窝的动态力学性能和缓冲性能基本无影响。     

EPE / EPS 与蜂窝纸板组合静态缓冲性能的研究

以EPE与蜂窝纸板组合结构和EPS与蜂窝纸板组合结构为研究对象,通过静态压缩试验得到了3种材料和2种组合结构的应力-应变曲线和缓冲系数曲线。对比分析表明,组合结构力学性能得到了改善;较小应力状态下,组合结构分别呈现出EPE和EPS的缓冲性能,且EPE与蜂窝纸板组合结构的缓冲性能优于EPS与蜂窝纸板组合;压缩中间阶段,2种组合结构缓冲曲线基本重合,且接近于蜂窝纸板缓冲曲线;压缩后期,较大应力条件下,组合结构仍有一定的缓冲性能。组合后的材料结合了2种材料的优点,在较小应力和较大应力条件下均具有较好的缓冲性能。     

发泡聚乙烯醇缓冲机理研究

通过对不同密度的发泡聚乙烯醇进行静态压缩试验以及用扫描电镜观察不同压缩阶段泡孔结构的变化,分析了发泡聚乙烯醇的力学性能及缓冲机理。结果表明:材料静态压缩应力-应变曲线呈现线弹性、塑性屈服及密实化3个阶段;发泡聚乙烯醇不同方向力学性能的差异表明了其结构各向异性;材料的弹性模量及屈服强度与其泡孔结构有关,均会随着密度的增加而增大,材料的能量吸收效率在应变为0.55左右的区域达到最大值,具有最佳的吸能效果。最后分析了发泡聚乙烯醇压缩变形机理,其主要以孔壁弯曲变形为主,孔径很大时孔隙中流动气体对其压缩性能的影响可忽略不计。为开发不同泡孔结构发泡聚乙烯醇材料应用于各种产品的缓冲包装设计提供参考。     

胞元缺失对六边形蜂窝共面缓冲性能的影响

目的研究胞元缺失的分布位置和大小对六边形蜂窝结构共面缓冲性能的影响。方法利用有限元分析软件Ansys/LS-DYNA建立六边形蜂窝在共面动态压缩载荷作用下可靠的动力学计算模型,动态压缩的速度在100 m/s以下。由计算结果进一步分析得到缓冲性能各评价指标。胞元缺失在样品中的分布位置根据其对称性有6种情形,针对单元缺失居于样品中央的情形,研究缺失大小对性能的影响。结果中低速冲击时,胞元缺失降低了结构的密实化应变值;高速冲击时,胞元缺失会增加六边形蜂窝结构的密实化应变。随着壁厚的增加,缺失位置对动态峰应力的影响先增大后减小。与完整六边形蜂窝相比,胞元缺失使得单位质量能量吸收随着应变的增加呈先大于后小于完整蜂窝单位质量能量的变化趋势,且随着冲击速度的增加,这种变化趋势越明显。在低速冲击下对于任一缺失类型,随着胞元缺失数目的增加,单位质量能量吸收明显减弱。结论相较于胞元缺失的分布位置,胞元缺失尺寸对六边形蜂窝共面缓冲性能的影响更大。     

两种二级铝蜂窝结构缓冲吸能特性研究

该文对二级串联式铝蜂窝结构和二级组合式铝蜂窝结构的缓冲吸能特性进行比较,从而实现对铝蜂窝缓冲吸能结构装置优化设计。通过准静态异面压缩实验,对两种不同正六边形胞元的铝蜂窝进行测试,分别得到这两种二级铝蜂窝结构的压缩变形过程和应力响应曲线,并对其变形机理进行分析。实验结果表明,二级串联式铝蜂窝和二级组合式铝蜂窝均能实现梯度平台应力响应,这有利于二级缓冲吸能结构的工程应用。此外,对于单轴压缩,二级组合式铝蜂窝的嵌入过程只有一个应力峰值并且其能达到更高的压实程度,但是峰值应力值较大,有待进一步优化。在吸能特性方面,与同一尺寸的二级串联式铝蜂窝缓冲器相比,组合式铝蜂窝缓冲结构的单位体积吸能效果稍强,尤其是单位质量吸能效果更好,可为缓冲吸能结构的优化设计提供新的选择方式。     

发泡聚乙烯缓冲材料的静态压缩缓冲曲线研究

本实验是模拟缓冲材料在大型包装件中的使用情况.对比并研究了EPE缓冲材料在预压缩前后所表现出的力学性能和缓冲性能.通过应力-应变曲线描述了EPE缓冲材料的静态压缩力学性能,从转化后的缓冲系数-最大应力曲线中获得最小缓冲系数及所对应的最大应力值.将对使用EPE进行缓冲包装设计起到一定的指导意义.     

丝瓜络材料静态缓冲性能试验及分析

目的研究得到丝瓜络材料的静态缓冲系数与最大应力曲线,为应用丝瓜络作为缓冲材料的计算提供理论依据与实验数据。方法参考GB 8168—1987包装用缓冲材料静态压缩试验方法,在电子万能实验机上测试不同分组样件,研究受力方向、尺寸、湿度、结构等因素对缓冲性能的影响,以及该材料与其他缓冲材料(聚脂海绵、瓦楞纸板)静态缓冲性能的对比。结果得到了丝瓜络材料力-位移曲线与应力-应变曲线,并计算得到了缓冲系数-最大应力曲线。结论丝瓜络是缓冲性能优越、环保的自然材料,可完全降解。完整的丝瓜络圆柱体纵向受压时的缓冲性能与瓦楞纸板结构以及蜂窝纸板结构类似,丝瓜络单层外壁材料可重叠横向受压,其缓冲性能与聚脂海绵类似,在大载荷情况下优于聚脂海绵。去除内芯的丝瓜络缓冲性能优于完整的丝瓜络圆柱,丝瓜络代替其他缓冲材料完全可行。     

基材属性对铝蜂窝共面力学性能的影响

目的研究不同属性的基体材料对铝蜂窝共面压缩力学性能的影响。方法在保持正六边形蜂窝结构参数不变的情况下,改变基材属性,基体材料模型分别选择不同应变强化参数的双线性各向同性强化模型和理想弹塑性模型,建立相关可靠的有限元模型并进行大量的模拟计算。获得相应的变形模式和应力-应变曲线,对曲线进一步处理得到蜂窝共面静动态峰应力,并将结果以图表形式展示并分析。结果随着冲击速度的增加,样品依次出现了"X","V","一"字型3种变形模式,基体材料的应变强化效应使变形趋于均匀化;基体材料的应变强化效应显著增加了蜂窝的静态峰应力,对动态峰应力增量的影响可以忽略,对计算数据处理后得到了应变强化参数与动态峰应力的计算公式。结论基材具有强化特性的蜂窝,其共面静态力学性能优于基材为弹性理想塑性材料模型的蜂窝;在利用数值模拟的方法来研究蜂窝结构共面静态力学行为时,需要考虑基体材料的强化效应。     

丝瓜络材料静态缓冲性能试验及分析

目的 -研究得到丝瓜络材料的静态缓冲系数与最大应力曲线,为应用丝瓜络作为缓冲材料的计算提供理论依据与实验数据。方法 -参考GB 8168-1987包装用缓冲材料静态压缩试验方法,在电子万能实验机上测试不同分组样件,研究受力方向、尺寸、湿度、结构等因素对缓冲性能的影响,以及该材料与其他缓冲材料(聚脂海绵、瓦楞纸板)静态缓冲性能的对比。结果 -得到了丝瓜络材料力-位移曲线与应力-应变曲线,并计算得到了缓冲系数-最大应力曲线。结论 -丝瓜络是缓冲性能优越、环保的自然材料,可完全降解。完整的丝瓜络圆柱体纵向受压时的缓冲性能与瓦楞纸板结构以及蜂窝纸板结构类似,丝瓜络单层外壁材料可重叠横向受压,其缓冲性能与聚脂海绵类似,在大载荷情况下优于聚脂海绵。去除内芯的丝瓜络缓冲性能优于完整的丝瓜络圆柱,丝瓜络代替其他缓冲材料完全可行。     

EPO材料缓冲性能的探究

目的通过试验对比EPE,EPS,EPO等3种材料缓冲性能的优劣。方法对一定规格的3种材料试样进行静态压缩试验、动态压缩试验,并结合Ansys有限元仿真技术,进行数据处理分析。结果在静态缓冲特性试验中,当材料所受应力大于3.5 kPa且小于180 kPa时,EPO与EPE及EPS的静态缓冲性能系数大小关系为EPEEPOEPS;当应力小于3.5 kPa或者大于180 kPa时,EPO的静态缓冲系数最小,即此时EPO的静态缓冲性能优于EPE和EPS。从动态缓冲特性试验中可知,静应力小于10 kPa时,3种材料的缓冲性能大小为EPSEPOEPE;当静应力大于14kPa时,缓冲性能大小排序为EPSEPOEPE;静应力大小介于10 kPa和14 kPa之间时,3种材料具有相似的缓冲效果。EPO材料动态缓冲特性处于EPE以及EPS之间,当静应力较大时,EPO呈现出与EPE更相近的性能,缓冲性能较EPS有所提升。结论经测试比较,EPO材料具有较好的缓冲性能,某些环境下可以作为新缓冲包装材料使用,未来有较好的发展前景。     

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。     

魔芋葡甘聚糖缓冲包装材料的制备及性能

目的以魔芋葡甘聚糖(KGM)为原料,制备新型的可生物降解的缓冲包装材料并研究其性能。方法采用冷冻干燥法制备缓冲包装材料,利用扫描电镜和静态压缩实验来分析KGM质量分数、冷冻温度、冷冻时间对缓冲包装材料泡孔结构及力学性能的影响。结果随着KGM质量分数的增加,缓冲包装材料的孔隙率降低,但孔径、弹性模量和屈服强度增大,材料的密实化阶段也有所提前;随着冷冻温度的降低,缓冲包装材料的孔隙率、孔径均降低,但弹性模量和屈服强度增大,同时材料的密实化阶段有所提前;随着冷冻时间的延长,缓冲包装材料孔隙率几乎没有变化,孔径略有增大,材料的力学性能变化不明显,弹性模量和屈服强度略有降低,材料的密实化阶段有所推迟。结论 KGM质量分数为3%,冷冻温度为-20℃,冷冻时间为12 h时,KGM缓冲包装材料的最小缓冲系数为2.79,最大静应力为0.156 MPa,其最小缓冲系数及其对应的最大静应力与低密度发泡聚苯乙烯相近,具有实际应用的潜力。     

小麦秸秆缓冲包装材料的力学性能研究

目的研究小麦秸秆缓冲包装材料的力学性能。方法分别对小麦秸秆缓冲包装材料进行静态压缩、松弛蠕变以及动态压缩试验,采用L-M非线性拟合法曲线以及遗传算法识别模型参数。结果得到静态性能曲线和动态性能曲线,以此建立小麦秸秆缓冲包装材料的力学模型。结论小麦秸秆缓冲包装材料的力学性能曲线开口向上,呈凹谷状,且只有一个极值点,具有明显的非线性及粘性特征。动态缓冲特性曲线近似呈U型,过了最低点后,曲线急速上升,反映材料被压实。     

Thermal resistance and dynamic damping properties of poly (styrene–butadiene–styrene)/thermoplastic polyurethane composites elastomer material

We present the preparation of novel thermoplastic composites elastomer material based on poly (styrene–butadiene–styrene) (SBS), ester-type polyurethane (TPU-EX) and ether-type polyurethane (TPU-ER) materials via melt blending. A series of studies were conducted on the relationship between their morphology, thermal resistance, mechanical properties, and dynamic damping properties, given different compositions. An important feature of the SBS/TPU composites elastomer materials of all compositions is their uniform transparency, because the particles are very small with a narrow size distribution and the refractive indices of SBS and TPU are coincide. Additionally, the thermal resistance, dynamic damping properties and mechanical properties of SBS before and after thermal aging are improved as the amount of added TPU is increased, suggesting that blending SBS with TPU is consistent with the compound rule. In addition, the SBS/TPU composites elastomer materials have better dynamic damping properties at high frequency.     

瓦楞纸板缓冲结构的缓冲性能影响因素研究

瓦楞纸板在缓冲包装中应用极为广泛,其结构对其缓冲性能有很大的影响。设计了内三角形、外三角形、正方形、正方形复合结构,通过静态压缩实验,绘制了其应力-应变曲线。分析比较了内外折叠情况、缓冲结构的角度、支座的形状以及斜撑等因素对缓冲性能的影响。研究表明,内三角结构的缓冲性能优于外三角结构;支座倾斜角度60°的结构具有较好缓冲性能;设计的缓冲结构中,最佳缓冲结构为正方形复合结构。研究结果对瓦楞纸板缓冲结构的设计及应用提供了参考。     

正多边形外接填充圆形蜂窝异面动态缓冲性能

目的 为了研究正多边形外接填充圆形蜂窝的缓冲性能,建立不同正多边形外接填充圆形蜂窝的冲击有限元模型,分析研究多边形填充对圆形蜂窝缓冲性能的影响.方法利用Ansys/LS-DYNA建立正三、四、五、六边形外接填充圆形蜂窝的有限元分析模型,用六水平等级法评价分析各有限元模型在异面方向不同冲击速度下的力学性能、变形模式和能量吸收特性.结果正多边形与圆形蜂窝产生了较强的耦合响应,使组合结构的接触载荷和总能量吸收值均大于两者单独冲击数值之和;正六边形外接填充圆形蜂窝结构的六水平等级评价均为A,优于其他组合类型,且在不同冲击速度下不同正多边形外接填充圆形蜂窝的评价结果大致相同;正六边形外接蜂窝结构在冲击载荷下存在3种变形模式,随冲击速度的变化而变化,蜂窝壁厚对其的影响较小.随着冲击速度和壁厚的增大,动态峰应力、密实化总能量吸收和比吸能均有一定程度的提升.结论在耦合效应和动态冲击载荷的综合作用下,正六边形外接填充圆形蜂窝结构的动态力学性能较其他3种结构更为优异;随着蜂窝壁厚和冲击速度的增加,正多边形外接填充圆形蜂窝结构的承载能力和吸能能力都得到增强.     

环境相对湿度对牛皮纸垫缓冲性能影响的研究

目的 探究环境相对湿度对新型牛皮纸垫缓冲性能的影响。方法 基于静、动态压缩试验,分析叠加层数分别为2、3、4的牛皮纸垫在环境相对湿度分别为30%、50%、70%、90%条件下的缓冲性能。结果 在静态压缩试验中,牛皮纸垫静压承载能力随着环境相对湿度的增大而减弱、叠加层数的增多而增强。不同规格纸垫存在对应的湿度应力分界值,当材料所受外力小于湿度应力分界值时,其缓冲性能随着湿度的增大而提高;当外力大于湿度应力分界值时,缓冲性能随湿度的增大而减弱。一定湿度条件下,叠加层数对牛皮纸垫缓冲性能也存在影响：相对湿度为30%时,缓冲性能随叠加层数的增多而减弱;相对湿度为50%、70%、90%时,存在层数应力分界值,当材料所受外力小于层数应力分界值时,其缓冲性能随叠加层数的增多而减弱,当外力大于层数应力分界值时,缓冲性能随叠加层数的增多而增强。在动态压缩试验中,随着环境相对湿度的增加,牛皮纸垫传递给产品的最大加速度增大,缓冲性能减弱;叠加层数的增多,使其传递给产品的最大加速度减小,缓冲性能增强。结论 研究结果对牛皮纸垫缓冲包装的设计和材料选择存在潜在的指导意义。     

纸质结构型包装材料缓冲性能研究进展

综述了国内外瓦楞纸板、蜂窝纸板和纸浆模塑制品等纸质结构型缓冲包装材料结构缓冲的研究现状,并分别总结了上述材料国内外的研究侧重点:国内的研究多处于对现有材料的试验阶段;而国外则侧重于用力学理论基础知识来解释这些材料的力学性能,并用有限元软件对其力学模型进行仿真,该研究结果对于不同材质的结构型材料具有一定的普适性.在此基础上得出开发新型结构型材料,寻求普适性的缓冲性能表征方法是下一步研究的方向.