蜂窝纸板面内平台应力表征

面内平台应力是评估蜂窝纸板面内承载性能的重要指标,且蜂窝纸板性能极易受环境湿度的影响.该文试验分析蜂窝纸板厚度、芯层和面层对其面内平台应力的影响;基于不同相对湿度条件下蜂窝原纸的纵向屈服强度,建立了相对湿度影响的蜂窝纸板面内平台应力模型,并与试验实测数据进行比较验证.结果表明:纸板厚度和面纸性能对蜂窝纸板面内平台应力有较大影响,芯层性能对其影响较小;所建立模型能较准确地反映环境相对湿度对纸蜂窝结构材料面内平台应力的影响.借助该模型,无需大量的试验,即可估算其考虑相对湿度的面内平台应力,为蜂窝纸板的配纸和合理选用提供理论依据.     

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.     

含线性阻尼的正切型包装系统跌落冲击响应分析的NHB法

目的 研究温湿度对蜂窝纸板力学性能的影响规律,提高蜂窝纸制品包装在高温高湿环境下的承载性能和使用寿命。方法 制作不同温湿度参数下处理的蜂窝纸板试样,进行静态压缩试验,得到其应力-应变曲线;建立一定温湿度环境下的蜂窝纸板有限元模型,进行有限元仿真分析,得到其位移云图和应力-应变曲线,并与试验结果进行对比分析。结果 蜂窝纸板静态压缩试验结果和有限元仿真结果相似,包括弹性、屈服和平台等阶段,试验和有限元分析所得的应力-应变曲线吻合。蜂窝纸板的等效弹性模量和屈服应力与温湿度有关,且随着相对湿度的增大而减少,随着温度的升高而增加。结论 通过试验研究和有限元分析,发现湿度对蜂窝纸板力学性能影响显著,研究结果对蜂窝纸制品包装的承载应用有重要参考价值。     

折叠型瓦楞纸蜂窝芯及其缓冲性能研究

折叠型瓦楞纸蜂窝芯的静态压缩应力应变曲线经历线弹性、屈曲平台和密实化三阶段,用同样材质同样重量的七层瓦楞纸板分别制作成折叠型瓦楞纸蜂窝芯和多层瓦楞纸板,对其进行准静态压缩实验,结果表明折叠型瓦楞纸蜂窝芯的承压性能远远高于多层瓦楞纸板,但其回弹性能比多层瓦楞纸板差一些,因此折叠型瓦楞纸蜂窝芯的缓冲效率高于多层瓦楞纸板的缓冲效率,它特别适合于大型机电产品的缓冲包装.     

Influence of Low‐Intensity Repeated Impacts on Energy Absorption and Vibration Transmissibility of Honeycomb Paperboard

Packaging products in logistics typically will receive multiple low‐intensity repeated impacts, fewer moderate to high‐intensity impacts and vibration. As a result of low‐intensity repeated impacts, local buckling and fold will be formed in honeycomb paperboard, and its cushioning performance will be weakened. This paper investigates the influence of low‐intensity repeated impacts on the cushioning performance of honeycomb paperboard. The low‐intensity repeated impacts with dropping height 5 cm were conducted at first. Then, the moderate‐intensity impact with dropping height 80 cm and vibration experiment were, respectively, conducted. The results show: (a) honeycomb paperboard absorbs the energy produced by low‐intensity repeated impacts through layer upon layer folding of honeycomb structure. The highest buckling peak turns up in low‐intensity impact, followed by a series of buckling in intact honeycomb paperboard. However, the buckling is not obvious in repeated impacts; (b) the load carrying capacity of honeycomb paperboard after low‐intensity repeated impacts declines significantly. Three deformation stages are observed in the load–displacement curve. Most of impact energy is absorbed in the plateau stage. The absorbed energy of damaged honeycomb paperboard under moderate‐intensity impact decreases with the increasing of low‐intensity impact repetitions; and (c) the low‐intensity repeated impacts have an obvious influence on the resonance frequency of packaging product and stiffness of honeycomb paperboard. To confirm vibration properties of product using honeycomb paperboard cushioning, it should be considered in a designing process that honeycomb paperboard changes soften more in logistics. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

蜂窝纸板振动传递特性的有限元仿真分析

目的针对蜂窝纸板的振动防护性能,研究不同结构和材料参数的蜂窝纸板振动传递特性的有限元仿真分析方法。方法利用有限元软件Abaqus/Standard建立蜂窝纸板-质量系统模型,设定2种蜂窝纸板,分别具有不同的面纸材料参数和蜂窝胞元边长。仿真分析蜂窝纸板的振动传递特性,并对其进行实验验证。结果通过仿真和实验得到了蜂窝纸板的振动传递率-频率曲线,共振频率的仿真结果与实验值误差小于3.43%,共振时振动传递率的仿真结果与实验值误差小于11.31%。结论利用该有限元仿真方法,能够获得不同结构和材料参数的蜂窝纸板的振动传递特性。仿真分析结果表明,面纸定量对蜂窝纸板振动传递特性的影响不大,而蜂窝胞元边长较大的蜂窝纸板,其系统共振频率较小,振动传递率变化不明显。     

二次加载时蜂窝纸板的缓冲性能研究

依据蜂窝纸板初次压缩应力-应变曲线,设计了预压方案,研究了二次加载时蜂窝纸板的静态缓冲性能,并与初次加载时的缓冲性能进行了对比分析。结果表明:弹性预压对二次加载时缓冲系数曲线影响较小,塑性平台预压对缓冲系数曲线的影响较为显著;蜂窝纸板的最小缓冲系数随着预压量的增大而线性增大;弹性预压下,缓冲系数稳定时的应变随预压量的增加而增大,而塑性平台预压下,则随预压量的变大而减小;缓冲系数的波动幅度随预压量增加而逐渐减小,预压至塑性平台时,波动消失。研究为蜂窝纸板在多次冲击状况下的应用提供了理论基础。     

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。     

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。     

逐层交错对瓦楞纸板静态缓冲性能的影响

目的 研究在逐层交错的方式下,交错角度对瓦楞纸板静态缓冲性能的影响。方法 将单瓦楞纸板以逐层交错的方式粘合,制得0°,30°,45°,60°,90°等5种角度的试样,通过平压试验和侧压试验,研究交错角度对瓦楞纸板承载性能和吸能性能的影响。结果 交错角度对试样的密实化应变影响较小;在侧压试验中,交错角度在0°~45°之间时,试样的侧压强度和比吸能随着角度的增大而减小;交错角度在45°~90°之间时,随着角度的增大,试样的侧压强度和比吸能先增大后减小;在平压试验中,交错角度对试样的平均抗压强度和比吸能影响较小。结论 交错角度对瓦楞纸板侧压缓冲性能影响较大,对平压缓冲性能影响较小。     

蜂窝-瓦楞复合纸板的面外承载及静态缓冲性能研究

通过静态压缩试验,测定了蜂窝纸板、蜂窝-瓦楞复合纸板的静态缓冲特性曲线,讨论了蜂窝-瓦楞双面复合纸板的静态压缩变形过程,并分析了复合层数和瓦楞楞型对蜂窝-瓦楞复合纸板的面外承载性能和静态缓冲性能的影响。结果表明,蜂窝-瓦楞复合纸板的面外承载能力明显低于未经复合的蜂窝纸板;蜂窝-瓦楞复合纸板在低应力阶段的缓冲性能明显优于蜂窝纸板,但在高应力阶段与蜂窝纸板的缓冲性能基本一致。     

Increase in water resistance of paperboard by coating with poly(lactide)

Poly(lactide) (PLA)‐coated paperboards (PB) were prepared, and the effect of coating for improving water resistance of paperboard used for corrugated box liners was tested. Surface of paperboards became smoother through PLA coating, and their thickness and weight of coating increased depending on the concentration of the coating solution. Tensile strength of paperboard decreased, while elongation at break (E) increased after PLA coating. All water barrier properties tested, such as water vapour permeability (WVP), water absorptiveness (WA) and contact angle (CA) of water drop, indicated that water resistance of paperboard was improved through surface coating with PLA. WVP decreased from 4.8 to 25.5 times, and WA decreased from 11.9 to 17.9 times depending on the PLA concentration. The increase in water resistance of PLA‐coated paperboards was due to the hydrophobicity of PLA, which was proven through CA measurement. CA determined by both static and dynamic methods demonstrated the increase in initial CA of PLA‐coated paperboards, indicating an increased hydrophobicity of surface. All test results indicated that the optimum concentration of coating solution for improving water resistance of paperboard was 3 w/v % of PLA soulution. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

能量吸收图法在蜂窝纸板中的应用

目的研究能量吸收图法在蜂窝纸板中可行的应用方法。方法通过以肩部包络线构成能量吸收图的方法和以屈服对应点连线构成能量吸收图的方法对同一个算例进行分析,分别得到各自最佳的蜂窝纸板厚度和单层芯纸厚度。然后以产品的最大许用应力分别进行压缩,查看其压缩变形情况。采用跌落的方法查看其最大变形、产品动能的变化曲线、位移变化曲线和加速度变化曲线,以此来考查这2种方法的可行性。结果通过肩点法得到优化结果,由于产品最大许用应力小于蜂窝板的屈服应力,蜂窝板无法通过层叠变形吸收产品的跌落冲击能量,使得产品响应加速度过大,进而发生破损。通过屈服对应点法得到优化结果,由于产品最大许用应力可以克服蜂窝板的屈服应力,使得蜂窝板可以变形吸能,并可以在达到产品最大许用应力前吸收完所有的能量,可以有效地保护产品。结论文中所用的屈服对应点法在不考虑实际安全系数的基础上,将产品的最大许用应力对应于缓冲材料的屈服应力,所得的优化材料可以有效地对产品起到缓冲保护作用。     

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。     

蜂窝纸板与瓦楞纸板组合结构缓冲特性研究

通过试验测试了瓦楞纸板、蜂窝纸板及其组合结构的缓冲特性曲线,并将组合结构与另外两种材料的曲线特征进行比较,结果表明,组合结构兼具有两者的优点,对于小幅荷载和较大载荷都有良好的缓冲能力.     

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。     

蜂窝纸板振动传递特性测试分析

实验研究了4种不同厚度的蜂窝纸板的推动传递特性，得到推动传递率曲线、峰值频率、推动传递率和阻尼比，为蜂窝纸板在缓冲包装中的推广应用提供了基本数据。     

变幅多次冲击对蜂窝纸板缓冲特性影响

目的研究了蜂窝纸板在面外变幅多次冲击下的缓冲特性,为蜂窝纸板的运输包装设计提供参考。方法对蜂窝纸板进行不同强度类型的多次冲击,以模拟运输过程中其经历的冲击与跌落,再通过进行准静态压缩试验来评估其缓冲性能的变化情况。结果多次冲击后蜂窝的剩余结构产生了2个明显的变形情况:具有垂直胞壁的未压溃部分和由于冲击累积而导致褶皱的压溃部分;发现冲击强度由低到高比由高到低对蜂窝结构应力-应变、缓冲系数和能量吸收曲线造成的影响更为明显,且影响程度随着高度种类的增多而增加。结论多次冲击会对蜂窝纸板的缓冲性能产生不利影响,且影响的程度会受到冲击顺序的影响,因此,考虑冲击的类型对于缓冲包装来说具有十分重要的意义。     

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。     

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.