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蜂窝纸板压痕折叠性能研究

作　者: 言利容
导　师: 谢勇
学　校: 湖南工业大学
专　业: 材料学
关键词: 蜂窝纸板夹芯结构压痕折叠工艺参数
分类号: TB484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 60次
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内容摘要

蜂窝纸板是一种环保型包装材料,具有质量轻、刚性大、平压强度高、抗弯能力强等突出特点,主要用于制作缓冲衬垫、托盘和包装箱等。但是受设备、工艺及六边形蜂窝芯子结构等多方面的局限,使得蜂窝纸板侧压强度偏低,且难以采用现行压痕折叠工艺制成折叠型纸箱,制约了其在纸箱包装领域的应用。为此,本文试图通过改变蜂窝芯子结构,以改善蜂窝纸板折叠成箱问题。为验证这一设想的可行性,本文将通过理论分析与试验验证相结合的方法,对比分析两种蜂窝芯子结构对纸板侧压性能的影响,并对压痕折叠工艺进行较系统的探讨。为保证研究工作的顺利进行,本文首先探讨了在实验室条件下制作菱形蜂窝纸板的工艺方法,采用丝网上胶、定位拉伸、手工贴面的方式,可方便地制作所需结构尺寸的试样;参照夹层板侧压强度测试标准的要求,模拟实际平压平式模切压痕工况,配合SANS万能电子试验机,设计了一套适用于测试蜂窝纸板的侧压强度及压痕折叠性能的辅助装置;简要分析了蜂窝原纸的力学特性,并利用数字图像相关原理完成了芯纸和面纸材料的弹性模量与泊松比的测试。为了考察芯子构型对蜂窝纸板面外性能的影响,应用经典薄板弯曲理论并结合试验分析,对蜂窝纸板面外压缩特性进行了理论探讨,并提出采用压杆屈曲理论,分析计算了菱形蜂窝芯子胶壁板的面外压缩临界屈曲载荷,获得与试验结果较好的一致性。蜂窝纸板的压痕与折叠是蜂窝纸板成箱的重要工艺,而压痕深度和压痕钢刀刃口半径是其中重要的工艺参数。利用自制试验辅助夹具,完成了不同厚度的正六边形和菱形蜂窝纸板压痕折叠性能的研究,并提出了相关评价指标。试验结果显示:适当的压痕深度和压痕钢刀刃口半径可使蜂窝纸板取得较好的压痕折叠特性;通过改变蜂窝芯子结构可实现对蜂窝纸板平面内和平面外抗压能力的有效控制,从而达到改善蜂窝纸板成箱性能的目的。研究成果验证了蜂窝纸板折叠成箱的可行性及蜂窝夹芯结构对改善蜂窝纸板性能的科学性,对蜂窝纸板的结构优化和新型菱形蜂窝纸板在包装领域的应用奠定了良好的基础。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
主要符号表  9-10
第一章绪论  10-16
  1.1 研究背景与意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 蜂窝夹层板理论研究现状  12-13
    1.2.2 蜂窝纸板压痕折叠研究现状  13-14
  1.3 研究的主要内容和目的  14-16
第二章试验准备  16-27
  2.1 菱形蜂窝纸芯的制备  16-20
    2.1.1 菱形蜂窝芯子的成型机理  16-17
    2.1.2 菱形蜂窝芯子的实验室制作  17-20
  2.2 蜂窝纸板试样的制备  20-21
    2.2.1 蜂窝纸板平面外压缩试验试样的制备  20
    2.2.2 蜂窝纸板压痕折叠试验试样的制备  20-21
  2.3 蜂窝纸板试验辅助装置的设计  21-27
    2.3.1 蜂窝纸板侧压试验辅助装置  21-22
    2.3.2 蜂窝纸板压痕折叠试验辅助装置  22-27
第三章蜂窝原纸材料特性  27-33
  3.1 蜂窝原纸的各向异性  27-28
  3.2 蜂窝原纸的弹性模量  28-29
  3.3 蜂窝原纸的泊松比  29-32
    3.3.1 数字图像相关法  29-30
    3.3.2 位移场分析  30-31
    3.3.3 试验标定及试验结果  31-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章蜂窝纸板面外临界屈曲载荷特性  33-43
  4.1 理论分析  33-39
    4.1.1 蜂窝纸板的受力平衡方程  34
    4.1.2 菱形蜂窝纸板压缩特性  34-35
    4.1.3 蜂窝单壁板弹性失稳临界载荷  35-37
    4.1.4 蜂窝壁板屈曲半波数m  37-38
    4.1.5 蜂窝胶壁板弹性失稳临界载荷  38
    4.1.6 蜂窝纸板屈曲临界载荷  38-39
  4.2 蜂窝纸板面外压缩试验  39-40
  4.3 菱形蜂窝纸板面外临界载荷的修正  40-41
  4.4 本章小结  41-43
第五章蜂窝纸板压痕折叠性能试验研究  43-64
  5.1 试验方法  43-44
  5.2 蜂窝纸板压痕试验  44-52
    5.2.1 压痕位置及工艺参数的选择  44-45
    5.2.2 压痕深度对压痕性能的影响  45-50
    5.2.3 压痕钢刀刃口半径对压痕性能的影响  50-52
  5.3 蜂窝纸板折叠试验  52-57
    5.3.1 压痕深度对折叠性能的影响  52-55
    5.3.2 压痕钢刀刃口半径对折叠性能的影响  55-57
  5.4 折叠回弹力的测定  57-59
    5.4.1 试验结果  57-58
    5.4.2 结果分析  58-59
  5.5 蜂窝纸板压痕折叠后侧压性能试验  59-62
    5.5.1 压痕深度对蜂窝纸板侧压性能的影响  60-62
    5.5.2 压痕钢刀刃口半径对蜂窝纸板侧压性能的影响  62
  5.6 本章小结  62-64
第六章总结与展望  64-66
  6.1 总结  64-65
  6.2 展望  65-66
参考文献  66-70
附录1 试验用辅助装置  70-75
附录2  75-76
致谢  76

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