瓦楞结构材料瓦楞方向静力学性能的研究

发布时间：2020-06-08 19:50

【摘要】：瓦楞结构材料,因其无污染、可再生、质量轻、刚度好、缓冲吸能、易加工成型、可回收且成本低廉,在造船、汽车、建筑、航空航天、铁路运输和包装等行业有着广泛的应用。目前对瓦楞结构材料的研究主要集中在平压方向的力学性能上,而在实际应用中瓦楞结构材料常在其瓦楞方向上承载。因此研究瓦楞结构材料瓦楞方向的力学性能,对于促进其应用具有十分重要的意义。瓦楞结构材料是由瓦楞芯材和面材复合而成。根据瓦楞形状不同,瓦楞可分为U、V和UV形。瓦楞楞型有A、C、B和E型。通过静态拉伸试验对瓦楞原纸的物理性能进行了测定,得到相关物理参数,为有限元模拟提供基材的力学参数。对瓦楞结构材料进行静态压缩试验,验证有限元模型的可靠性。建立不同种类的瓦楞结构材料的有限元静力学分析模型,并使用试验结果验证模型的可靠性。基于此,通过能量效率法分别研究不同楞型和楞形瓦楞结构材料的力学性能,深入分析它们对瓦楞结构材料瓦楞方向静力学性能的影响。不同楞型、楞形和壁厚的瓦楞结构材料,瓦楞方向的变形模式都是呈现自上而下的折曲变形,应力应变曲线形态都是由弹性、屈服、平台和密实化四个阶段组成,能量效率曲线都是呈现先增大后减小的变化趋势。对于任一楞型的瓦楞结构材料,瓦楞方向的初始峰应力、平均抗压强度、最大能量吸收效率、密实化单位体积能量吸收和密实化比能量吸收随着壁厚的增大而增大。对于任一壁厚的瓦楞结构材料,A、C、B和E楞瓦楞的初始峰应力、平均抗压强度、密实化单位体积能量吸收和密实化比能量吸收依次增大。对于U、V和UV任一楞形的瓦楞结构材料,其瓦楞方向的初始峰应力、平均抗压强度、最大能量吸收效率、密实化单位体积能量吸收和密实化比能量吸收随着壁厚的增大而增大。它们之间的相互关系,可拟合为一定的关系曲线,基于计算结果给出了相关经验公式。对于任一壁厚的瓦楞结构材料,U、V和UV形瓦楞的初始峰应力、平均抗压强度、密实化单位体积能量吸收和密实化比能量吸收总是呈现出V形瓦楞最小,U形瓦楞最大,UV形瓦楞介于两者之间的规律。综上所述,楞型、楞形和壁厚对瓦楞结构材料瓦楞方向的静力学性能,影响较大,相关规律可以为瓦楞结构材料在缓冲包装设计方面提供指导性参考与帮助。
【图文】：

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瓦楞结构材料概述最简单最常见的多孔材料是楞边或壁面呈二维多边形排列，像蜂窝一样堆积充间，所构成的材料称为“二维多孔材料”。二维多孔材料具有优良的缓冲性能，缓冲、减振和冲击动能的吸收系统。还具有吸声、隔热、低密度、比刚度大等特作隔热、包装、结构、漂浮性材料和抗静电材料等。二维多孔材料的孔穴形状、排列方式和基体材质的不同，会使其力学性能具有异。在二维多孔材料中，，孔穴的主要形状有正六边形、凹六边形、圆形、三角形、斜方形、正方形和瓦楞形等等，如图 1-1 所示。基体材质主要有纸、金属玻璃以及复合材料等。a) 三角形 b) 密集 X 形 c) 长方形 d) 凸六边形 e) 凹六边形

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容易贴合；缺点是芯纸使用V 形瓦楞兼具有 U 和 V 形瓦楞的优点芯纸的使用方面又优于 U 形，耐压强软，弹性优良，使之在承载能力和缓运输包装，用来制造易碎物品的外包的产品的零部件。B 型瓦楞纸板受压通常适用于像包装食品、木器、日用不高的产品的包装。C 型瓦楞纸板综，刚性好，具有 A 型瓦楞的减震能力和此，可以有效地用来包装像玻璃、陶产品。E 型瓦楞纸板楞高和楞宽较小用空间较小，所以储存和运输工具的家电产品，以及各种成套商品的包装
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB301

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