空气垫几何压缩模型的研究

以空气垫为研究对象,基于已有的压缩变形圆柱模型,提出新的空气垫几何压缩模型.采用准静态压缩试验,得到不同规格的空气垫压缩后的接触面积和压缩载荷特性,并与模型理论值比较.结果表明,圆柱模型适合表征尺寸规格较小的空气垫,而改进模型适合表征尺寸规格较大的空气垫.     

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.     

空气垫静态缓冲性能的数值模拟

目的采用有限元数值模拟方法研究空气垫在静态压缩时的力学性能,以便更直观、系统地了解空气垫的静态压缩力学行为。方法以柱状空气垫为对象,建立空气垫的静态压缩物理模型和力学模型,并基于该有限元模型模拟该结构的静态压缩过程,分析结构尺寸和充气压力对其静态缓冲性能的影响,得到空气垫在不同压缩量下的应力分布规律和变形特点。同时,将试验结果与模拟结果进行对比。结果空气垫的变形是从接触钢板的地方开始的,上下位置同时被压缩,有限元分析结果与试验结果吻合良好。结论所建立的有限元模型和数值模拟方法结果准确、合理。     

缓冲空气垫静态刚度研究

以柱状空气垫为研究对象,在几何压缩模型的基础上,基于准静态压缩中空气垫内气体变化为等温过程,建立了气垫静态刚度与气垫内初始相对内压、压缩变形量关系的理论模型;取规格不同、初始内压相近及规格相同、初始内压不同的空气垫,通过准静态压缩试验,得到了静态刚度并与理论值进行了比较。研究表明,当压缩量较小时,理论模型对空气垫静态刚度的预测较为准确。     

充气压力对空气衬垫缓冲防护性能的影响研究

为分析充气压力对空气衬垫缓冲防护性能的影响,综合空气垫薄膜材料的拉伸变形和气室的压缩变形,建立了空气垫的冲击压缩力学模型。分析表明增大充气压力的总体效果是将使气垫的动刚度、承受的冲击载荷下降。原因是增大充气压力将使气垫薄膜在冲击过程的拉伸变形增大,气垫的体积比V0/Vt减小,而体积比在动刚度模型中是比充气压力更高阶的项。结合空气垫的弹性变形吸能机理分析,表明气垫薄膜的弹性变形可延长冲击载荷作用时间和吸能时间,从而提高空气垫的缓冲防护性能。对不同充气压力和气室宽度的空气垫,用7.5 kg的重锤进行冲击试验,结果表明:在不超过薄膜弹性限值的前提下,增大气垫的充气压力可降低气垫承受的冲击载荷峰值,提高气垫的缓冲防护性能,充气压力每增加20 k Pa,冲击载荷峰值降低10%以上。     

柱状缓冲空气垫动态刚度研究

以柱状空气垫为研究对象,给出了空气垫动态刚度与气垫动态压缩变形量、初始相对内压关系的理论模型。取不同规格初始内压相近,以及相同规格初始内压不同的空气垫,通过动态压缩试验,得到了空气垫的动态刚度,并与理论模型进行了比较。试验结果表明,动态刚度的理论预测值较试验值大,相同规格的空气垫,随初始相对内压的增加,动态刚度增大,初始内压较小时理论值与实验结果吻合较好。     

空气垫缓冲包装承载性验证及影响分析

正空气垫是一种应用广泛的缓冲包装材料,集经济环保效益于一体。承载性,是其缓冲效果重要决定因素,通过静态压缩试验和动态压缩试验能实现该性能的数据化表征。通过分析发现,空气垫缓冲包装的诸多工艺参数和流通环境,如薄膜材料的拉伸性、包装整体的密封质量、充气压力等,都会在一定程度上影响其承载性     

空气垫缓冲包装承载性验证及影响分析

空气垫是一种应用广泛的缓冲包装材料,集经济环保效益于一体。承载性,是其缓冲效果重要决定因素,通过静态压缩试验和动态压缩试验能实现该性能的数据化表征。通过分析发现,空气垫缓冲包装的诸多工艺参数和流通环境,如薄膜材料的拉伸性、包装整体的密封质量、充气压力等,都会在一定程度上影响其承载性和缓冲效果,建议相关企业加强对上述因素的试验监测和研究。     

正棱台缓冲垫结构参数对静态缓冲性能的影响

目的研究不同结构参数的正棱台缓冲垫(EPS)在接触面积相同且体积相同时静态缓冲性能的差异。方法以发泡聚苯乙烯(EPS)为试验材料,设立10组接触面积相同,体积相同,厚度及斜面倾角不同的正棱台结构样本,利用万能材料试验机对10组样本进行静态压缩试验,得到10组不同结构参数的应力-应变曲线、应变能-应变曲线、应变能-应力曲线及缓冲系数-静应力曲线。结果随着斜面倾角的增大,缓冲垫的刚度逐渐增大,能量吸收增大,当斜面倾角大于等于70°后,缓冲性能基本相同;在缓冲垫受到同等冲击强度条件下,斜面倾角为80°时正棱台缓冲垫的缓冲性能最好,应变能最大,且其产生的变形量及应力均小于普通六面体缓冲垫。结论在包装设计过程中,可将接触面的侧面设置为80°倾角,按照此结构设计包装,产品更安全,接触部位厚度可降低25.12%,真正实现了降本增效。     

基于正交试验的枕型空气衬垫优选方法

目的 基于正交试验的方法,探究枕型空气衬垫的规格、初始充气压强、温度、压缩速率在准静态压缩试验下对其缓冲性能影响的主次关系,得到一组使衬垫缓冲性能优良稳定的试验变量和一种枕型空气衬垫的优选方法.方法 采用正交试验的方法设计L9=(34)的正交试验,以枕型空气衬垫为研究对象进行准静态压缩试验,将试验结果归纳整理并进行极差分析和综合优选,判断所研究因素对枕型空气衬垫缓冲性能影响的主次关系,综合优选缓冲性能最优的枕型空气衬垫.结果 通过极差分析,得到了影响枕型空气衬垫缓冲性能的主次因素,由主到次依次为枕型空气衬垫规格、初始充气压强、温度、压缩速率,继而结合试验的易操作性综合优选了枕型空气衬垫的规格为100 mm×150 mm,初始充气压强为5 kPa,温度为30℃,压缩速率为100 mm/min,确定了一组使衬垫缓冲性能优良稳定的试验因素.结论 采用正交试验方法综合优选缓冲性能最优的枕型空气衬垫这一方法是可行的,结果也明确了4个试验变量对枕型空气衬垫缓冲性能影响的主次关系,这种思路能够为后续类似缓冲包装试验研究设计提供参考.     

充气量对充气缓冲包装垫缓冲性能的影响研究

为了对充气包装缓冲设计提供基本参数,以2种规格的PVDC/PE复合膜充气包装垫为研究对象,对不同充气量的充气包装垫进行了静态和动态的压缩实验,研究和分析了充气量对充气包装垫静态缓冲性能及动态缓冲性能的影响。     

预压缩气垫包装系统静力及动力学特性研究

目的 以柱形气垫包装系统为研究对象,建立静力及动力学模型,对静态压缩、自由振动和基础激励受迫振动特性进行研究。方法 建立气柱压缩力数学模型,并通过试验、仿真验证模型,通过建立预压缩柱形气垫包装系统力学模型,研究静力及动力学特性。结果 预压缩量和充气压力越大,包装系统固有频率越高。在包装对象宽度定值约束下,选取多个小直径气柱,固有频率更高,且薄膜应力更小。在基础激励下,包装系统固有频率处存在共振峰值,对高频域气垫表现出了较好的减振特性。结论 所建立的静力压缩模型与试验、仿真结果较吻合,所建立的动力学模型合理,结果准确。     

异型缓冲垫的静态缓冲性能

目的研究异型缓冲垫的静态缓冲性能,明确其与普通缓冲垫的性能差异。方法以发泡聚苯乙烯(EPE)为试验材料,将其切割成正棱台异型缓冲垫;利用万能压力试验机分别对等效面积相同但侧面倾角不同的试样进行静态压缩试验;绘制应力-应变曲线、能量吸收曲线和缓冲系数曲线;将上述曲线与正六面体普通缓冲垫数据进行对比。结果异型缓冲垫较普通缓冲垫刚度小,且侧面倾角越小刚度越小。在相同应力水平下,异型缓冲垫与普通缓冲垫的能量吸收基本相同;在相同应变水平下,异型缓冲垫的能量吸收小于普通缓冲垫。载荷不大时,异型缓冲垫的缓冲系数小于普通缓冲垫,随着应力水平的增加,两者间的差距呈减小趋势。结论异型缓冲垫的静态缓冲性能与普通缓冲垫有明显区别,在缓冲包装设计时应根据实际情况进行充分考量,以免造成过度包装或欠包装。     

The effect of compression of enclosed air on the cushioning properties of corrugated fibreboard

This work showed that the shock‐absorbing properties of corrugated fibreboard are dependent on the size of the cushion even when the static loading of the impacting product on the cushion is kept a constant. At least part of this phenomenon was found to be due to the effect of the air enclosed within the flutes of fibreboard cushions. During the dynamic compression of fibreboard pads there is a build‐up of air pressure within the cushion, which improves its cushioning performance. The greater ease with which air can escape smaller fibreboard cushions, leads to differences in their shock‐absorbing behaviour compared with larger cushions. Suggestions are made on how the design of fibreboard pads can be modified to increase the build‐up of air pressure within the flutes and improve the efficiency of the cushion. For comparison, expanded polyethylene foam was also examined and its shock absorbing properties were found to be largely independent of cushion size for constant static‐loading impacts. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

充气缓冲衬垫的性能及应用研究进展

目的 从材料、充气压力、结构、实际应用等方面论述充气缓冲衬垫在运输包装应用中的研究进展,总结各项因素对充气缓冲衬垫性能的影响及未来研究方向。方法 通过查阅国内外学者近年来对充气缓冲衬垫的各项研究报告,对影响充气缓冲衬垫承载与缓冲性能的各项因素,以及实际应用效果的研究结论进行整理总结。结果 验证了各项因素对充气缓冲衬垫承载和缓冲性能的影响,其中充气压力的变化对充气缓冲衬垫性能的影响尤为突出,在一定范围内缓冲性能随充气压力的增大而增大;在结构尺寸方面,随气室尺寸增大而增大,同时衬垫性能也受材料不同的影响。结论 通过国内外研究现状和进展可知,充气缓冲衬垫的性能随材料、充气压力以及结构尺寸等因素的变化而变化;其综合缓冲性能优于传统缓冲材料,且符合环保理念,有很大的发展与研究前景。     

预压缩多层钙塑瓦楞纸板准静态压缩与动态缓冲性能研究

对不同预压程度下多层钙塑瓦楞纸板缓冲衬垫的力学性能以及缓冲特性进行了研究。通过静态压缩试验对比了缓冲衬垫在不同预压缩程度下的力学性能以及缓冲特性。将材料的应力-应变曲线转化为缓冲系数-最大应力曲线,从而获得最小缓冲系数,研究发现压缩率为5%到25%的缓冲材料可以有效地扩大缓冲保护范围。通过连续冲击试验得到了多层钙塑瓦楞纸板缓冲衬垫在连续冲击载荷条件下的冲击响应,利用加速度-时间曲线和冲击放大系数曲线分析了缓冲衬垫的缓冲特性。研究结果将对多层钙塑瓦楞纸板在缓冲包装设计中的应用起到一定的参考价值。     

Effect of initial pre‐compression of corrugated paperboard cushions on shock attenuation characteristics in repetitive impacts

The use of paper as a cushioning material is motivated by its environmental advantage over polymeric materials such as expanded polystyrene. Various studies have been conducted to investigate the capability of corrugated paperboard (CPB) to act as cushioning materials for protective packaging. The studies have normally focused on performance of cushions and effects of climatic conditions on the shock attenuation in the first drop. However, no information is available to show that CPB can be engineered to produce a cushioning element with good shock attenuation in repetitive impacts. This study investigates the deterioration of the shock attenuation characteristics of CPB cushions in consecutive impacts. A series of cushion‐test style experiments on multilayer cushion pads made entirely from CPB were conducted. Each cushion was first subjected to 20 impacts, followed by simulated warehousing in a climatic chamber, and then the additional 15 impacts. The effect of initial pre‐compression strain introduced in the process of making cushion pads is discussed and demonstrated. The performance of cushions was judged not only by the maximum acceleration of shocks. Entire recorded shock pulses and calculated corresponding shock response spectra were analysed and are presented as 3D maps in order to reveal trends that occur when a cushion is subjected to multiple drops. The paper shows that the level of pre‐compression has an important effect on the degree of deterioration of cushion performance after multiple drops. As an example, the maximum acceleration for a pad pre‐compressed to 95% strain increased by less than 20% between the 1st and the 35th drop. In contrast, for 80% pre‐compression, the increase was 300%. It was found that the selection of optimum static stress should be made in conjunction with the expected number of impacts in order to optimize the cushion performance. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.