基于气-固耦合模型的双瓦楞纸板的缓冲性能研究

摘要

本文以单层、双层瓦楞纸板为研究对象，研究其在动态载荷作用下的力学性能。运用Hoff夹层板理论及气体动力学基本定律对其进行理论分析；用ANSYS有限元软件对单、双瓦楞纸板进行动态模拟；最后对瓦楞纸板进行动态跌落冲击试验，分析跌落冲击过程中瓦楞纸板的力学性能。
　　 (1)运用Hoff夹层板理论、理想气体热力学定律，将气体作用力计作内力，将面板视为薄板，考虑芯层的横向剪切作用，研究瓦楞夹层结构内气体在动态压缩载荷作用下的层流运动规律。最终，得出瓦楞纸板挠度曲线方程，近似得到瓦楞纸板在冲击作用下的理论最大变形量。
　　 (2)通过对单层、双层瓦楞纸板的跌落试验研究，得到在不同跌落高度、不同载荷条件下瓦楞纸板的变形情况及加速度响应曲线。
　　 (3)运用ANSYS软件建立单层、双层瓦楞纸板的有限元模型，同时考虑瓦楞内气体的作用力，然后对其进行瞬态分析，模拟跌落情况下瓦楞纸板的变形情况。
　　 (4)将试验结果与理论分析，有限元分析进行对比，结果表明有限元分析结果与试验结果基本吻合，偏差在工程范围内，而对于双瓦楞纸板在跌落高度为90cm的情况下，理论解析计算结果与试验结果的偏差较大。
　　 本文研究了在气体压缩作用下单、双层瓦楞纸板动力学特性，这为瓦楞纸板在运输包装领域中的广泛应用提供理论依据。