蜂窝纸板面内承载与面外抗弯机理及其模型表征

发布时间：2022-10-08 09:53

　　蜂窝纸板具有质量轻、能量吸收强与环保等特点,近年来广泛应用于运输包装、建筑等,其中蜂窝纸板面内承载、抗弯性能是保证其加工制品机械力学性能的关键。蜂窝纸板面内压缩与面外弯曲时,蜂窝纸芯与面纸受力形式复杂,其变形机理及承载性能表征是蜂窝纸板应用的基础,为此开展蜂窝纸板面内压缩与面外弯曲等理论与工程应用研究具有重要的工程价值。本课题重点考虑蜂窝纸板包装件在物流环境条件下的准静态力学行为,从蜂窝纸板面内准静态压缩承载与纸板梁面外抗弯机理、承载模型表征、蜂窝芯层结构创新设计与表征等方面进行深入研究,建立了蜂窝纸板面内承载理论模型、面外抗弯理论模型,设计了增强型蜂窝芯层结构并进行表征。研究工作主要包括:（1）蜂窝纸板面内承载机理及性能影响分析。基于不同材料及结构参数的蜂窝纸板面内承载试验,分析其面内承载机理。在此基础上应用灰关联熵理论对蜂窝纸板面内承载力影响因素进行评价,得出面纸定量、蜂窝孔径和纸板厚度对承载性能影响的主次关系和影响程度。研究表明,纵向和横向承载中芯层和面层屈曲分别呈现不同的规律性变形且纵向压缩主要由斜向单壁及面层承载,横向压缩则主要由双层胞壁、单层胞壁、面层共同承载。面纸性能、纸... 

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 蜂窝夹层材料研究现状
        1.2.1 蜂窝夹层材料面外承载性能及理论表征
        1.2.2 蜂窝夹层材料面内承载性能及理论表征
        1.2.3 蜂窝夹层材料面外抗弯性能及理论表征
        1.2.4 蜂窝芯层结构及工艺设计研究
    1.3 本课题的研究目标和主要内容
    1.4 本章小结
第二章 试验材料与方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 蜂窝纸板原纸
        2.1.2 蜂窝纸板材料
    2.2 主要仪器与设备
    2.3 试验设计与方法
        2.3.1 原纸和纸板物理性能测试
        2.3.2 蜂窝纸板面内准静态压缩试验
        2.3.3 蜂窝纸板面外准静态弯曲试验
        2.3.4 蜂窝纸板面外准静态压缩试验
    2.4 试验数据处理
        2.4.1 原纸参数数据处理
        2.4.2 蜂窝纸板面内承载数据处理
        2.4.3 蜂窝纸板抗弯数据处理
    2.5 本章小结
第三章 蜂窝纸板面内承载机理及参数评价研究
    3.1 蜂窝纸板面内承载变形机制分析
        3.1.1 蜂窝纸板面内承载弹性变形阶段
        3.1.2 蜂窝纸板面内承载塑性渐进失稳变形阶段
        3.1.3 蜂窝纸板面内承载密实阶段
    3.2 蜂窝纸板参数对面内承载性能的影响分析
        3.2.1 孔径尺寸对蜂窝纸板面内承载性能的影响
        3.2.2 纸板厚度对蜂窝纸板面内承载性能的影响
        3.2.3 面纸性能对蜂窝纸板面内承载性能的影响
        3.2.4 芯纸性能对蜂窝纸板面内承载性能的影响
        3.2.5 面层纵横方向对蜂窝纸板面内承载性能的影响
        3.2.6 芯层纵横方向对蜂窝纸板面内承载性能的影响
        3.2.7 蜂窝芯层拉伸率对蜂窝纸板面内承载性能的影响
        3.2.8 蜂窝纸板高度对蜂窝纸板面内承载性能的影响
    3.3 基于灰关联熵理论的蜂窝纸板面内性能影响分析
        3.3.1 灰关联度
        3.3.2 灰关联熵分析
        3.3.3 蜂窝纸板面内承载性能影响因素评价
        3.3.4 灰关联熵
    3.4 基于几何尺度效应评估蜂窝纸板面内压缩密实应变
        3.4.1 蜂窝纸板面内纵向压缩密实应变评估
        3.4.2 蜂窝纸板面内横向压缩密实应变评估
    3.5 蜂窝纸板面内压缩密实应变验证
        3.5.1 芯纸厚度与胞元边长比值对密实应变的影响
        3.5.2 面纸厚度与胞元边长比值对密实应变的影响
    3.6 本章小结
第四章 蜂窝纸板面内承载性能表征
    4.1 蜂窝纸板面内平台应力性能表征
        4.1.1 塑性铰的能量耗散机制
        4.1.2 蜂窝纸板纵向承载理论分析
        4.1.3 蜂窝纸板横向承载理论分析
    4.2 蜂窝纸板边压强度理论分析
    4.3 蜂窝纸板面内承载理论模型实验验证
        4.3.1 基于纸板厚度影响的蜂窝纸板面内承载理论验证
        4.3.2 基于蜂窝孔径影响的蜂窝纸板面内承载理论验证
        4.3.3 基于面纸性能影响的蜂窝纸板面内承载理论验证
        4.3.4 基于芯纸性能影响的蜂窝纸板面内承载理论验证
    4.4 本章小结
第五章 蜂窝纸板梁面外抗弯性能表征
    5.1 蜂窝纸板梁面外抗弯承载机理分析
        5.1.1 蜂窝纸板梁面外抗弯变形机制分析
        5.1.2 蜂窝纸板梁面外抗弯性能影响因素分析
    5.2 蜂窝纸板梁面外抗弯性能表征
        5.2.1 蜂窝纸板梁面外抗弯刚度理论表征
        5.2.2 蜂窝纸板梁面外极限弯曲载荷表征
        5.2.3 蜂窝纸板梁面外最大弯曲挠度表征
    5.3 蜂窝纸板梁面外抗弯理论模型实验验证
        5.3.1 蜂窝纸板梁面外弯曲刚度理论模型实验验证
        5.3.2 蜂窝纸板梁面外极限弯曲载荷理论模型实验验证
        5.3.3 蜂窝纸板梁面外最大弯曲挠度理论模型实验验证
    5.4 本章小结
第六章 增强型蜂窝芯层结构设计及性能表征研究
    6.1 增强型蜂窝芯层结构设计
        6.1.1 蜂窝芯层增强型结构原理
        6.1.2 蜂窝芯层增强型结构粘合尺寸设计
    6.2 蜂窝芯层增强型结构粘合工艺设计
        6.2.1 蜂窝芯层增强型结构缠绕式芯层粘合工艺
        6.2.2 蜂窝芯层增强型结构全自动芯层粘合工艺
    6.3 新旧芯层蜂窝纸板承载性能对比分析
        6.3.1 新旧芯层蜂窝纸板面外压缩性能对比分析
        6.3.2 新旧芯层蜂窝纸板面内压缩性能对比分析
        6.3.3 新旧芯层蜂窝纸板面外抗弯性能对比分析
    6.4 增强型结构面外平台应力性能表征
        6.4.1 水平固定铰耗散的能量计算
        6.4.2 倾斜移行铰耗散的能量计算
        6.4.3 环形铰耗散的能量计算
        6.4.4 面外平台应力理论推导
    6.5 增强型结构面外承载平台应力理论模型实验验证
    6.6 本章小结
主要结论与展望
    主要结论
    研究不足与展望
论文创新点
致谢
参考文献
附录: 作者在攻读博士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于灰关联熵理论的CFRP-钢管混凝土构件轴压承载力影响因素分析[J]. 孙国帅,顾威,柳春光.  混凝土. 2018(11)
[2]基于灰关联分析水下混凝土和易性与砂浆流变性的关系[J]. 赵晶,杨帆,曲俊龙,吴会军.  混凝土. 2017(05)
[3]基于物流过程的蜂窝纸板缓冲性能研究进展[J]. 吴月,王桂英.  包装工程. 2016(01)
[4]金属蜂窝夹层结构弯曲性能分析[J]. 杨宇.  科技视界. 2015(26)
[5]高度方向尺寸对铝蜂窝面外力学性能的影响[J]. 贾培奇,金涛,树学峰.  科学技术与工程. 2015(15)
[6]原纸弹性模量和屈服强度的测定方法[J]. 鄂玉萍,李龙平.  包装学报. 2015(01)
[7]超轻多孔类蜂窝夹心结构创新构型及其力学性能[J]. 李响,周幼辉,童冠,喻里程,李阳,张洵.  西安交通大学学报. 2014(09)
[8]蜂窝夹层木质复合梁三点弯曲试验的力学特性[J]. 郝景新,刘文金,吴新凤.  木材加工机械. 2013(05)
[9]蜂窝纸芯成型工艺的改进研究[J]. 翟震,杨鹏,曹蕙.  包装工程. 2013(01)
[10]蜂窝纸板面内平台应力表征[J]. 王军,卢立新.  工程力学. 2012(08)

博士论文
[1]湿度和应变率对纸质缓冲材料能量吸收特性的影响[D]. 鄂玉萍.江南大学 2010
[2]木质复合蜂窝夹芯材料性能的研究[D]. 徐朝阳.南京林业大学 2007

硕士论文
[1]蜂窝纸基托盘静载特性研究与结构分析[D]. 朱永辉.江南大学 2009
[2]铝蜂窝夹层板等效模型研究及数值分析[D]. 胡玉琴.南京航空航天大学 2008
[3]铝蜂窝夹层板的力学性能等效模型研究[D]. 赵金森.南京航空航天大学 2006



本文编号：3687496