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瓦楞形状对瓦楞纸板力学性能的影响分析

作　者: 孟超莹
导　师: 周廷美
学　校: 武汉理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 瓦楞纸板 瓦楞形状 等效弹性常数 有限元分析
分类号: TB484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


瓦楞纸板因其质量轻、可回收利用、成本低廉等优点而广泛应用于包装领域。随着夹层结构在工程上的应用,尤其是在新领域的应用范围不断扩大,对它的力学行为的分析、结构设计和计算的研究也不断深入。包装容器的强度是保护产品不受破坏的关键性因素,为了达到节省财力和资源的目的,研究瓦楞纸板的力学性能对优化包装容器的结构参数具有重要的意义。所以研究瓦楞纸板结构的力学特性分析成为了一个比较重要的课题。本文主要研究了不同类型瓦楞纸板的力学性能,为瓦楞纸板的选取提供理论依据。瓦楞纸板根据其瓦楞形状的不同可以分为U形、UV形和V形瓦楞纸板,而根据纸板层数的不同可以将其分为单瓦楞、双瓦楞和三瓦楞等类型的瓦楞纸板,而不同类型的瓦楞纸板有不同的力学性能。本文在已有理论的基础上,首先以单瓦楞纸板单元为研究对象,理论计算出U形、UV形和V形瓦楞纸板的各等效弹性模量常数,进行比较分析,分析瓦楞形状对其力学性能的影响；然后以双UV形瓦楞纸板为研究对象,理论计算出双瓦楞纸板的各等效弹性常数,与UV形单瓦楞纸板进行比较分析,分析瓦楞层数对其力学性能的影响。在ANSYS中对U形、UV形和V形瓦楞纸板进行力学仿真分析,分别进行MD、CD方向的拉伸试验仿真与在xoy、xoz、yoz平面内的剪切试验仿真,将仿真结果与理论结果进行比较分析,分析瓦楞形状对其力学性能的影响；对双层瓦楞纸板进行仿真分析,分别进行MD、CD方向的拉伸试验仿真与在xoy平面内的剪切试验仿真,将仿真结果与理论结果进行比较分析,分析瓦楞层数对其力学性能的影响。最后,对本文的研究进行了总结,并指出了今后研究的重点。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-12
  1.1 课题的提出  8
  1.2 研究的目的和意义  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-11
  1.4 本文研究的主要内容  11
  1.5 本章小结  11-12
第2章 瓦楞纸板等效弹性模量的理论研究  12-34
  2.1 瓦楞纸板  12-15
    2.1.1 瓦楞纸板的瓦楞形状  13
    2.1.2 瓦楞纸板的瓦楞楞型  13-14
    2.1.3 瓦楞纸板的种类  14-15
  2.2 等效弹性常数的理论计算  15-26
    2.2.1 单瓦楞纸板的等效弹性模量的计算公式推导  15-22
    2.2.2 多层瓦楞纸板的等效弹性模量计算公式推导  22-26
  2.3 算例分析  26-33
    2.3.1 三种楞形瓦楞纸板等效弹性模量的算例  26-31
    2.3.2 双层瓦楞纸板等效弹性模量的算例  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章 单瓦楞纸板的有限元分析  34-60
  3.1 有限单元法及有限元分析软件简介  34-37
    3.1.1 有限单元法  34
    3.1.2 有限元分析软件ANSYS概述  34-35
    3.1.3 非线性结构分析及方法  35-36
    3.1.4 本文使用的主要命令  36-37
  3.2 不同楞形瓦楞纸板模型的建立  37-42
    3.2.1 定义材料属性  37-38
    3.2.2 定义单元类型  38-39
    3.2.3 建立模型  39-40
    3.2.4 划分网格  40-41
    3.2.5 瓦楞纸板面纸和芯纸粘合的模拟  41-42
  3.3 三种楞形瓦楞纸板的有限元分析  42-59
    3.3.1 MD方向的拉伸试验仿真  42-46
    3.3.2 CD方向的拉伸试验仿真  46-49
    3.3.3 xoz平面内的剪切试验仿真  49-53
    3.3.4 yoz平面内的剪切试验仿真  53-56
    3.3.5 xoy平面内的剪切试验仿真  56-59
  3.5 本章小结  59-60
第4章 双瓦楞纸板的有限元分析  60-66
  4.1 双瓦楞纸板模型的建立  60
  4.2 双瓦楞纸板的试验仿真  60-64
    4.2.1 MD方向的拉伸仿真试验  61-62
    4.2.2 CD方向的拉伸仿真试验  62-63
    4.2.3 xoy平面内的剪切试验仿真  63-64
  4.3 双瓦楞纸板与单瓦楞纸板的结果比较  64-65
  4.4 本章小结  65-66
第5章 总结与展望  66-68
  5.1 研究总结  66
  5.2 展望  66-68
参考文献  68-70
致谢  70-71
附录一 攻读硕士期间发表的论文  71
附录二 攻读硕士期间参加的科研项目  71

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工业通用技术与设备 > 包装工程 > 包装材料 > 纸、纸板
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