现代缓冲包装材料性能及设计方法研究

摘要

运输包装是影响物流质量的重要的环节，选择合适的包装材料、设计合理的包装结构和采用正确的包装技术方法是设计科学的缓冲运输包装并实现现代化物流的重要前提。现今在缓冲运输包装中大量使用的EPS材料不能自然降解，难以回收利用，会对环境造成严重的污染问题，在此背景下，许多便于回收利用或可自然降解的环保型缓冲包装材料应运而生。但是，现在对这类环保型缓冲包装材料性能以及设计方法的研究还不充分，没有形成一套系统的缓冲包装设计理论和方法。因此，本文主要从新型缓冲包装材料的应用性能、现代缓冲运输包装基础理论及设计方法方面进行深入探讨，通过理论分析建模，数值仿真模拟，实验分析等手段进行研究，力争探索建立一套较完善的缓冲包装设计体系。 首先，在实验基础上研究新型环保缓冲包装材料的力学性能以及缓冲效率，分析推导出材料缓冲曲线之间的关系，建立一种确定包装缓冲材料特性曲线的新方法。 其次，在建立缓冲衬垫力学模型的基础上，采用冲击响应积分理论对产品与易损零件在非线性条件下的加速度时间响应进行研究，并结合缓冲包装冲击脆值及破损边界曲线理论，指出非线性包装件设计合理性的理论评判方法。 应用有限元理论对非线性缓冲包装件进行数值仿真分析研究，结合具体产品的缓冲包装结构，通过包装件模型的跌落试验，验证有限元仿真分析的可靠性和实用性，为快速准确地进行产品及缓冲包装设计以及产品缓冲运输包装设计的合理性评估提供了方法。 最后，对缓冲包装非线性理论分析及数值仿真分析方法的应用进行了探讨，结合实例说明了缓冲包装非线性理论分析的方法和步骤，提出了产品缓冲包装数值仿真优化的流程。基于以上研究基础，文中随后总结出了现代缓冲包装设计体系，进一步补充和完善了传统缓冲包装设计方法。

目录

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第一章绪论

1.1课题研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1新型缓冲包装材料及技术

1.2.2包装设计理论及方法

1.3本文主要工作与研究内容

第二章现代缓冲包装材料

2.1新型塑料缓冲材料

2.1.1发泡聚乙烯

2.1.2发泡聚丙烯

2.1.3聚氨酯

2.1.4气垫包装材料

2.2纸制缓冲包装材料

2.2.1瓦楞纸板

2.2.2蜂窝纸板

2.2.3纸浆模塑制品

2.2.4植物纤维类缓冲材料

2.3淀粉基发泡塑料

2.4小结

第三章缓冲包装材料性能研究

3.1材料的缓冲特性

3.2材料的缓冲性能研究

3.2.1材料动态缓冲性能测试原理

3.2.2常用缓冲材料性能比较

3.3缓冲特性曲线确定方法研究

3.3.1材料缓冲特性曲线间的关系

3.3.2材料缓冲特性曲线的确定方法

3.4小结

第四章非线性缓冲包装冲击理论研究

4.1缓冲材料的基本力学性质

4.1.1材料的弹性

4.1.2材料的塑性

4.1.3材料的粘性(阻尼)

4.1.4材料的蠕变

4.2非线性包装件跌落冲击响应分析

4.2.1包装件动力学模型

4.2.2衬垫压力变形的数学模型

4.2.3产品响应加速度时间函数的积分解法

4.3非线性缓冲包装件设计合理性评判

4.4小结

第五章缓冲包装数值仿真方法研究

5.1缓冲包装数值仿真方案设计

5.1.1跌落试验标准简介

5.1.2缓冲包装数值仿真方案制定

5.2缓冲包装数值仿真分析

5.2.1物理模型的建立

5.2.2跌落参数设定和求解

5.2.3结果分析

5.3小结

第六章实验研究

6.1材料动态缓冲性能试验

6.1.1动态缓冲性能测试系统

6.1.2试验对象与步骤

6.1.3试验结果分析

6.2运输包装件跌落试验

6.2.1跌落冲击试验概述

6.2.2试验设备

6.2.3试验目的与步骤

6.2.4试验结果分析

6.3小结

第七章缓冲包装设计方法研究

7.1传统缓冲包装设计方法

7.2缓冲包装非线性理论分析

7.3缓冲包装数值仿真分析

7.4缓冲包装设计体系

7.5小结

第八章总结与展望

8.1本文的主要研究成果

8.2展望与发展

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢