EPP动态缓冲性能的研究

摘要

发泡聚丙烯是一种重要的聚合物泡沫材料，它质轻并具有良好的能量吸收性、变形回复性等诸多性能，广泛应用于汽车、包装、建筑等领域。当受到压缩时，发泡聚丙烯胞元微孔受到挤压，微孔体积变化引起泡沫材料的形变从而消耗冲击能量，保护产品不受损害，起到良好的缓冲作用。不同密度发泡聚丙烯胞元微孔不同，缓冲能力也有所不同；另外厚度也会影响其动态缓冲性能。因此，研究密度和厚度对发泡聚丙烯动态缓冲性能的影响，对于其合理使用、降低成本和资源节约，具有重要的研究意义和经济价值。 本文总结发泡聚丙烯已有的相关力学理论，借助缓冲材料动态冲击试验方法和相关试验标准，获得不同厚度和密度发泡聚丙烯的加速度-时间曲线。通过改变冲击高度以获得不同冲击能，在不同厚度或密度下分别得到不同冲击能/厚度比下发泡聚丙烯的接触力、最大位移、最大应变、能量吸收值等缓冲性能评价指标。同时，使用应力-能量法获得发泡聚丙烯在不同厚度、不同密度和不同跌落高度下的最大加速度-静应力曲线的拟合公式。 分析试验数据并得到厚度对发泡聚丙烯动态缓冲性能的影响规律。对于同一密度的发泡聚丙烯，当冲击能一定时，随着试样厚度的增加，其最大接触力减小，接触时间增长，但所有试样的能量吸收变化不大；当冲击能/厚度比一定时，随着厚度的增加，因冲击能的增加试样需要更大的位移来吸收冲击能，因而最大位移和能量吸收均随厚度的增加而增加，而最大接触力和最大应变无明显变化；当厚度一定时，试样的最大接触力、最大位移、最大应变和能量吸收，均随冲击能/厚度比的增加而增加。 分析试验数据并得到密度对发泡聚丙烯动态缓冲性能的影响规律。对于同一厚度的发泡聚丙烯，当密度一定时，随着冲击能的增加，最大接触力、最大位移、最大应变和能量吸收均越来越大；冲击能一定时，增加发泡聚丙烯的密度，最大接触力和接触时间增大，最大位移和最大应变减小，吸收能无明显变化。在所选的冲击能和密度范围内，密度越大，传递给被保护产品的冲击力越大。 试验获得最大加速度-静应力曲线，发现密度和跌落高度相同时，发泡聚丙烯厚度越大，最大加速度-静应力曲线最低点处的最大加速度越小，静应力越大，其缓冲性能越好。发现试样的厚度相同且冲击滑台跌落高度相同时，发泡聚丙烯密度越大，最大加速度-静应力曲线最低点处的最大加速度和静应力越大，其缓冲性能变差。发现试样的厚度相同且密度也相同时，随着跌落高度的增加，最大加速度-静应力曲线最低点对应的最大加速度增加，静应力变小。使用应力-能量法得到4种密度不同厚度的发泡聚丙烯在不同跌落高度下的最大加速度-静应力函数关系，发现二次多项式和指数式可较好地拟合试验数据。基于试验数据利用最小二乘法进行拟合，得到关系式的各常数，进而得到发泡聚丙烯的最大加速度-静应力曲线的拟合经验公式，发现多项式拟合公式比指数式误差更小，与试验结果更吻合。

目录

1 绪论

1.1 EPP材料

1.2 研究背景

1.3 研究目的及意义

1.4 研究内容及章节安排

2 研究方法

2.1 EPP的冲击变形机制

2.2 EPP力学性能

2.3 相关试验方法

2.4 数据处理方法

3 厚度对EPP动态缓冲性能的影响

3.1 试验方案

3.2 结果分析

3.3 本章小结

4 密度对EPP动态缓冲性能的影响

4.1 试验方案

4.2 结果分析

4.3 本章小结

5 基于传统方法的动态缓冲性能的分析

5.1 厚度的影响

5.2 密度的影响

5.3 跌落高度的影响

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

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