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蜂窝纸板动态压缩性能研究

作　者: 姚著
导　师: 王志伟
学　校: 暨南大学
专　业: 工程力学
关键词: 蜂窝纸板相对湿度动态压缩有限元分析能量吸收
分类号: TB484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 92次
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内容摘要

蜂窝纸板是物流过程中常用的缓冲吸能包装材料。受面外压缩载荷作用下的蜂窝纸板,其应力-应变曲线上出现一段很长的应力平台,结构在近乎恒定的载荷下持续稳定的发生变形,耗散大量的冲击能量,从而能在跌落、冲击时保护产品免受损伤。本文通过试验研究和有限元仿真相结合的方法,研究了蜂窝纸板的压缩变形机制和动态压缩性能,并得到了不同湿度下蜂窝纸板的能量吸收曲线。本文首先进行了相关的试验研究：测定了生产蜂窝纸板用的瓦楞原纸物理性能,并利用万能材料试验机和落锤冲击试验系统分别进行三种常用孔型的蜂窝纸板在不同湿度下(50%,70%,80%和90%)的静态压缩试验和动态压缩试验。通过对实验数据的分析,得出了厚跨比和湿度对蜂窝纸板压缩性能的影响规律：厚跨比越小、湿度越高,蜂窝纸板的承载能力越弱,初始峰值应力和平台应力都相对降低。然后,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件仿真纸蜂窝结构的动态压缩过程,在ANSYS前处理器中建立有限元模型,采用实验得到的瓦楞原纸物理性能设定模型的材料参数,施加约束和载荷之后,生成关键字文件,再递交LS-DYNA求解器求解,在LS-PROPOST后处理器中观察纸蜂窝结构动态变形过程、应力分布并输出接触反力。对比仿真与实验的结果,两者较为吻合。最后构建了以标准化单位体积吸收能量和标准化应力为基本评价量的纸蜂窝结构能量吸收曲线,讨论了厚跨比和湿度对蜂窝纸板能量吸收的影响：厚跨比越小、湿度越高,蜂窝纸板最佳吸能肩点向左下方移动,吸收的能量越少。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题背景与意义  8-10
  1.2 研究进展  10-11
  1.3 本文主要研究内容  11-12
  1.4 本章小结  12-13
第二章实验研究  13-34
  2.1 瓦楞原纸的物理性能试验  13-17
    2.1.1 原纸试样  13
    2.1.2 测试方法  13-14
    2.1.3 试验结果及分析  14-17
  2.2 蜂窝纸板静态压缩试验  17-27
    2.2.1 蜂窝纸板试样  17-20
    2.2.2 蜂窝纸板静态压缩试验方法  20-22
    2.2.3 蜂窝纸板压缩变形机制  22-24
    2.2.4 蜂窝纸板静态压缩试验结果及分析  24-27
  2.3 蜂窝纸板的动态冲击试验  27-32
    2.3.1 蜂窝纸板动态冲击试验方法  28
    2.3.2 蜂窝纸板动态冲击试验结果  28-32
  2.4 本章小结  32-34
第三章蜂窝纸板动态压缩有限元分析  34-50
  3.1 蜂窝纸板结构有限元分析思路  34
  3.2 蜂窝纸板结构有限元计算模型  34-37
  3.3 蜂窝纸板结构有限元分析结果  37-49
    3.3.1 蜂窝纸板压缩变形形态  37-42
    3.3.2 有限元分析结果  42-44
    3.3.3 有限元分析结果与试验结果的对比  44-49
  3.4 本章小结  49-50
第四章蜂窝纸板的能量吸收  50-65
  4.1 能量吸收机制与表征  50-51
  4.2 蜂窝纸板能量吸收曲线  51-60
  4.3 动态冲击实验与有限元分析能量吸收的比较  60-64
  4.4 本章小结  64-65
第五章总结与展望  65-67
参考文献  67-70
致谢  70

蜂窝纸板动态压缩性能研究

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