“卡夫”饼干运输包装纸箱抗压性能与配纸优化的研究

摘要

瓦楞纸箱作为一种绿色包装容器，具有质量轻、强度高、易回收、成本低等特性，对其进行优化设计的研究具有实用价值。纸箱在流通过程中，受环境因素的影响很大，如环境湿度、温度等。本文以饼干用的瓦楞纸箱为研究对象，针对实际设计应用过程中存在的问题，进行了以下几个方面的研究。
　　 (1)通过纸箱抗压试验和原纸环压试验，研究环境相对湿度对纸箱性能的影响，建立基于相对湿度的纸箱抗压强度的表征公式。试验选取四种饼干用的纸箱以及其配纸为研究对象，分别在不同的湿度条件下进行，研究相对湿度对纸箱抗压性能以及原纸的环压性能的影响。结果表明，随着湿度的不断增大，纸箱抗压强度的下降速率不断增大，抗压强度最大降至原来的一半。通过对试验的分析和研究，建立了基于环境相对湿度的凯里卡特修正公式；试验证明，该公式能较准确的反应相对湿度对纸箱抗压性能的影响，对纸箱设计提供了参考依据。
　　 (2)基于matlab的模拟分析，建立纸箱配纸优化模型。瓦楞纸板由瓦楞原纸和箱板纸组成的多层复合材料，瓦楞原纸和箱板纸都有许多规格，为了在获得性能最恰当的瓦楞纸板的同时，获得最佳的经济效益，就要根据纸箱的箱型和用途，对瓦楞原纸和箱板纸进行合理选择与搭配。文中通过matlab的模拟分析，引入性价比作为纸箱配纸优化的评价标准，并在此基础上建立了配纸优化模型，为纸箱配纸优化系统的建立奠定了基础。
　　 (3)纸箱配纸优化系统的建立。传统的纸箱配纸设计过程是一种经验模式，建立在设计人员长期积累的经验基础上.由于经验的有限性，纸板种类的多样性，传统设计的配纸并不是最优配纸，只是在有限的几种常用的配纸结构进行选择。本文设计开发的配纸优化系统，针对产品的设计要求，在最广泛的材料库中进行组合和筛选，将所有的可能的配纸逐一对比，最终提供优化的设计方案。系统同时还设置了抗压强度预测分析模块，预测纸箱在不同的环境湿度下纸箱的抗压强度，对纸箱的实际使用具有很高的价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究分析

1.2.1 抗压强度计算方法的研究

1.2.2 温湿度、振动工况对纸箱抗压影响的研究

1.2.3 瓦楞纸板有限元模型的建立

1.2.4 破损标准的研究

1.2.5 瓦楞纸箱优化设计与CAD系统研究

1.2.6 优化理论研究

1.3 本课题研究目的和研究内容

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究内容

第二章 瓦楞纸板常用原纸与性能分析

2.1 瓦楞纸箱的特点及分类

2.2 瓦楞纸板常用原纸

2.2.1 瓦楞原纸

2.2.2 箱板纸

2.3 瓦楞原纸和箱板纸的性能分析

2.3.1 基本物理性能

2.3.2 环压强度和环压指数

2.3.3 瓦楞原纸和箱纸板的组合

2.4 本章小结

第三章 基于相对湿度的纸箱抗压强度表征

3.1 瓦楞纸箱抗压强度

3.1.1 瓦楞纸箱抗压强度及计算方法

3.1.2 瓦楞纸箱抗压强度的影响因素

3.2 相对湿度对瓦楞纸箱抗压强度的影响

3.2.1 试验材料

3.2.2 主要仪器设备

3.2.3 试验设计

3.2.4 结果与讨论

3.3 相对湿度对瓦楞纸箱用纸环压强度的影响

3.3.1 试验材料

3.3.2 主要仪器设备

3.3.3 试验设计

3.3.4 结果与讨论

3.4 基于相对湿度的纸箱抗压强度的表征

3.5 本章小结

第四章 基于Matlab的纸箱优化设计

4.1 瓦楞纸箱的优化设计

4.2 基于matlab的纸箱配纸优化分析

4.2.1 纸箱配纸过程抗压强度的影响因素及实验研究

4.2.2 纸箱性价比的研究

4.2.3 基于Matlab纸箱性价比的分析

4.2.4 纸箱配纸优化模型建立

4.3 优化实例分析

4.3.1 三层纸箱配纸优化设计

4.3.2 五层纸箱配置优化设计

4.4 本章小结

第五章 纸箱配纸优化系统设计与开发

5.1 系统开发设计目标及步骤

5.1.1 系统开发的目标

5.1.2 系统的开发步骤

5.2 系统的功能模块

5.2.1 箱型选择模块

5.2.2 参数设定模块

5.2.3 安全系数与堆码强度模块

5.2.4 配纸方案设计模块

5.2.5 抗压强度变化趋势分析模块

5.3 系统数据库设计

5.3.1 纸箱箱型库

5.3.2 牛皮面纸库

5.3.3 瓦楞芯纸库

5.4 纸箱配纸优化系统特点与应用分析

5.4.1 配纸优化系统应用过程

5.4.2 优化系统的特点与意义

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 研究主要结论

6.2 本文特点

6.3 不足之处

6.4 未来工作展望

致谢

参考文献

附录