一种纸浆模塑蜂窝板材缓冲性能的研究

摘要

目的为了解决因技术水平制约,纸蜂窝材料芯纸构型单一、单层厚度受限等瓶颈问题,开发一种通用型缓冲结构板材。方法以纸浆模塑为原材料,以六棱柱结构为例,设计并加工出一种通过正反插方式组合而成的蜂窝板材,并采用有限元方法进行仿真,得到关键结构参数和相关最优参数组合。结果正反插结构的纸浆模塑板材具有较好的耦合效应,承载能力相较于单层板材大幅提高;结合极限载荷、比吸能等评价指标对板材性能进行定量分析,初始压缩载荷最大可达到73.7 kN,满足托盘等重型包装器具的承载需求。通过极差和方差分析可知,各结构参数对板材承载性能和缓冲性能的影响程度,研究表明单元壁厚、中截面边长对该板材承载性能和缓冲性能影响显著。结论正反插结构解决了现有纸蜂窝材料高度、厚度受限,构型单一等瓶颈问题,提高了纸浆模塑蜂窝板材的承载性能和缓冲性能,可以满足重载要求。与之相关的其他正多边形锥形薄壁管单元亦可以使用同样的正反插设计理念和研究方法。