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菱形夹芯结构蜂窝纸板及其基本力学性能研究

作　者: 周晟
导　师: 谢勇
学　校: 湖南工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 蜂窝纸板菱形芯子有限元侧压强度缓冲性能
分类号: TB484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 104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、比刚度和比强度高等优点,主要用于制造包装箱、托盘及缓冲衬垫。但是由于生产设备、生产工艺、生产成本,特别是正六边形蜂窝纸芯结构的局限等多方面的原因,现行蜂窝纸板存在侧压强度低、初始缓冲性能差、不能折叠等缺陷,制约了其在包装中的应用。针对正六边形蜂窝纸板结构的不足,本文通过理论计算、仿真分析和试验论证等方法,对一种新型结构——菱形夹芯蜂窝纸板的力学性能进行了较系统的研究。基于普鲁卡克夫-杜庆华型理论,对比分析了两种蜂窝纸板的力学性能差异,揭示了芯子尺寸对结构性能影响的基本趋势,并预测了菱形蜂窝纸板的重要物理性能指标。建立了蜂窝纸板的三维有限元模型,应用ABAQUS软件模拟纸板受压时的实际工况,对两种纸板结构的缓冲性能和抗压能力进行了仿真分析和评估,取得了与理论分析基本一致的结论。探讨了菱形蜂窝纸板的成型加工工艺,并自制了标准试样,完成了对试样的静态压缩及动态冲击等性能的对比试验。测试结果表明:通过改变芯子结构和尺寸,可实现对蜂窝纸板轴向和纵横方向抗压能力的控制,以达到改善蜂窝纸板的缓冲性能和侧压强度的目的。所取得的研究成果论证了菱形夹芯蜂窝纸的科学性和可行性,为对菱形蜂窝纸板这一新型包装材料的深入研究和在包装领域的推广应用奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
主要符号表  9-11
第一章绪论  11-17
  1.1 研究背景与意义  11-12
  1.2 蜂窝纸板性能的研究现状  12-15
    1.2.1 夹层纸板理论研究现状  12-14
    1.2.2 蜂窝纸板缓冲性能研究现状  14-15
  1.3 本文主要研究内容和目的  15-17
第二章蜂窝夹层板结构力学性能研究  17-30
  2.1 夹层板理论  17-18
    2.1.1 夹层结构  17
    2.1.2 夹层板理论模型  17-18
  2.2 蜂窝纸板的当量密度  18-21
    2.2.1 菱形蜂窝夹芯分析单元  18
    2.2.2 菱形蜂窝芯当量密度  18-20
    2.2.3 菱形芯和正六边形芯的边长关系  20
    2.2.4 蜂窝纸板的当量密度  20-21
  2.3 蜂窝纸板的弹性  21-28
    2.3.1 侧面拉（压）弹性模量  21-22
    2.3.2 平面拉（压）弹性模量  22-23
    2.3.3 蜂窝芯弹性模量计算  23-28
  2.4 蜂窝芯子的抗拉（压）强度  28-29
  2.5 小结  29-30
第三章芯子结构有限元分析  30-44
  3.1 有限元方法简介  30-33
    3.1.1 有限元方法的基本思路  30-32
    3.1.2 ABAQUS 分析模块  32
    3.1.3 有限元接触分析及求解步骤  32-33
  3.2 建立蜂窝纸板有限元模型  33-38
    3.2.1 几何建模及网格划分  33-37
    3.2.2 几何边界界条件及工况载荷  37-38
  3.3 仿真结果与分析  38-42
    3.3.1 静态压缩实验仿真结果与分析  38-39
    3.3.2 侧压实验仿真结果与分析  39-42
  3.4 本章小结  42-44
第四章菱形蜂窝纸板缓冲性能试验研究  44-71
  4.1 试样制备  44-46
    4.1.1 原材料  44-45
    4.1.2 试样加工成型  45-46
    4.1.3 菱形蜂窝纸板加工方法  46
  4.2 静态缓冲性能测试  46-57
    4.2.1 实验原理  48-49
    4.2.2 实验方法  49-51
    4.2.3 实验数据及处理  51-56
    4.2.4 结果分析  56
    4.2.5 小结  56-57
  4.3 动态缓冲性能测试  57-63
    4.3.1 实验原理  57
    4.3.2 实验设备工作原理  57-58
    4.3.3 试样及实验步骤  58-59
    4.3.4 实验数据及处理  59-63
    4.3.5 结果分析  63
  4.4 菱形蜂窝纸板侧压性能实验研究  63-70
    4.4.1 实验原理  63-64
    4.4.2 实验方案  64
    4.4.3 蜂窝纸板侧压强度测试  64-68
    4.4.4 蜂窝纸芯侧压性能试验研究  68-70
  4.5 本章小结  70-71
第五章总结与展望  71-73
  5.1 总结  71-72
  5.2 建议与展望  72-73
参考文献  73-77
附录1 应力应变云图  77-86
附录2  86-87
致谢  87

菱形夹芯结构蜂窝纸板及其基本力学性能研究

内容摘要

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