动态冲击载荷下蜂窝纸板的力学行为

摘要

新型绿色包装材料蜂窝纸板受到多方领域的广泛关注，其不仅结构新颖，在承载、缓冲、隔热性能上都具有很强的优势，而且用材少，质量轻。目前广泛应用在包装、家具和建材等领域。因此，研究蜂窝纸板异面动态冲击力学性能具有十分重要的科学研究价值。 本课题主要通过动态冲击试验方法研究蜂窝纸板的厚度、内含气体和厚跨比对其异面动态冲击力学性能的影响。主要研究工作和成果如下： （1）测定了蜂窝原纸的弹性模量与屈服强度，为本课题的试验基础。理论分析蜂窝纸板的厚度、内含气体、孔隙率和厚跨比对其异面冲击力学性能的影响规律，给出相关理论公式，为试验研究提供理论依据。 （2）研究厚度分别为30，40，50和60 mm时厚度对蜂窝纸板异面动态冲击力学性能的影响。通过动态冲击试验分析不同厚度蜂窝纸板的接触力、最大接触力、最大位移、最大应变和吸收能的变化规律。得出结论，当冲击能一定时，随着蜂窝纸板厚度的增加，接触力逐渐减小，接触时间逐渐变长；当单位厚度冲击能一定时，最大位移和吸收能随着厚度的增大而增加，接触力、最大接触力和最大应变随着厚度的增加而减小；对于任一厚度的蜂窝纸板，最大接触力、最大位移、最大应变、吸收能随单位厚度冲击能的增大而增加；当冲击能相同时，不同厚度蜂窝纸板的吸收能几乎相同，且冲击能与吸收能呈线性关系。因此，蜂窝纸板吸收能量的能力与其厚度无关，吸收能的大小取决于冲击能的大小。 （3）研究孔隙率分别为0%、50%和100%时内含气体对蜂窝纸板异面动态冲击力学性能的影响。通过动态冲击试验分析不同孔隙率蜂窝纸板的接触力、最大接触力、最大位移、最大应变和吸收能的变化规律。得出结论，在给定冲击能的情况下，最大接触力与吸收能随着孔隙率的增大而减小，最大位移和最大应变随着孔隙率的增大而增大；而在孔隙率一定的情况下，最大接触力、最大位移、最大应变和吸收能随冲击能增大而增加；此外，冲击能越大，接触力达到峰值的时间越短，接触持续时间越长。在动态冲击试验中，内含气体使蜂窝纸板吸收冲击能的能力明显增强，并且当冲击能一定时，孔隙率越大，蜂窝纸板越容易被压变形，吸收能越少。 （4）研究厚跨比分别为0.028和0.03时厚跨比对蜂窝纸板异面动态冲击力学性能的影响。通过动态冲击试验分析不同厚跨比蜂窝纸板的接触力、最大接触力、最大位移、最大应变、吸收能的变化规律。得出结论，冲击能一定时，厚跨比越大，最大位移和最大应变越小，最大接触力和吸收能越大。在动态冲击试验中，厚跨比的增大使蜂窝纸板吸收冲击能的能力明显增强。 研究得出选用蜂窝纸板作为缓冲材料时，内含气体对蜂窝纸板冲击性能的影响不可以忽略，并依据实际情况选择适当的厚度和厚跨比，避免过度包装。本课题研究成果有助于蜂窝纸板的进一步理论研究分析及实际应用。

目录

第一个书签之前