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发泡聚乙烯缓冲性能的研究

作　者: 李俊
导　师: 王振林；高德
学　校: 浙江大学
专　业: 工程力学
关键词: 包装动力学发泡聚乙烯跌落冲击数学建模损坏边界曲线缓冲防护系数
分类号: TB485.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 207次
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内容摘要

本文选题于工程力学学科的包装动力学研究方向,结合联合培养单位正在开展的“包装缓冲防护机理研究和新材料开发”课题,运用理论推导、力学实验、数值计算和有限元计算相结合的手段,对应用越来越广泛的生态环保型新材料-发泡聚乙烯(EPE)的缓冲性能进行了比较系统的应用基础性研究。通过静态压缩试验获得发泡聚乙烯的应力—应变关系,描述了它的静态力学特性,建立了双曲正切-正切函数的4参数静压力学模型,并讨论了材料密度、压缩应变率对应力应变关系的影响。继而进行发泡聚乙烯材料的跌落冲击试验,由实验数据分析建立了该材料的动态缓冲模型,并成功识别了11个模型参数。建模中只用到一组跌落高度、衬垫厚度、静应力试验工况下的实验数据,而已可用该模型计算不同静应力、不同跌落高度、不同衬垫厚度下被保护商品的峰值加速度,与实验数据在规律上相吻合。对提高包装材料缓冲性能的分析效率,科学实施包装缓冲设计有一定的意义。采用已建立发泡聚乙烯模型的简化式,用数值方法求解该缓冲新材料在矩形波、半正弦波、后峰锯齿波三种冲击激励下的冲击谱和损坏边界曲线,并讨论了系统阻尼和模型参数对它们的影响规律。作为EPE缓冲新材料的一项应用实践,针对某玻璃瓶包装的跌落防护问题,基于ABAQUS有限元软件,完成了跌落冲击工况下EPE衬垫防护效果的多工况对比分析。论文提出的“缓冲防护系数α”,具有包装结构缓冲防护效果直观、简捷评估的工程价值。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第1章绪论  11-15
  1.1 包装动力学的概念和研究对象  11
  1.2 缓冲包装材料及其特点  11-13
  1.3 聚乙烯缓冲材料的研究现状  13-14
  1.4 本文的主要工作  14-15
第2章发泡聚乙烯静态压缩性能及建模  15-22
  2.1 引言  15
  2.2 静态压缩试验  15-18
    2.2.1 试验材料及设备  15-16
    2.2.2 静态压缩试验  16-18
    2.2.3 试验结果分析  18
  2.3 静态压缩模型的建立  18-20
    2.3.1 缓冲包装材料的几种经典力学模型  18-19
    2.3.2 静态压缩建模  19-20
  2.4 本章小结  20-22
第3章发泡聚乙烯缓冲动态性能建模  22-38
  3.1 引言  22
  3.2 泡沫塑料材料本梅关系研究动态  22-26
  3.3 跌落冲击试验  26-34
    3.3.1 试验装置与试样  26-27
    3.3.2 运动微分方程  27-29
    3.3.3 跌落冲击试验结果  29-34
    3.3.4 试验规律分析  34
  3.4 缓冲性能建模  34-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章发泡聚乙烯的冲击响应  38-53
  4.1 引言  38-39
  4.2 简化动力学模型  39-40
  4.3 冲击谱  40-47
    4.3.1 矩形波脉冲冲击谱  41-42
    4.3.2 半正弦波脉冲冲击谱  42-44
    4.3.3 后峰锯齿波脉冲冲击谱  44-46
    4.3.4 主要规律  46-47
  4.4 损坏边界曲线  47-52
    4.4.1 矩形波脉冲激励  47-48
    4.4.2 半正弦波脉冲激励  48-50
    4.4.3 后峰锯齿波脉冲激励  50-51
    4.4.4 主要规律  51-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章发泡聚乙烯缓冲应用实例的计算分析  53-67
  5.1 引言  53
  5.2 玻璃瓶包装垂直跌落  53-58
    5.2.1 聚乙烯泡沫衬垫防护工况  53-56
    5.2.2 无缓冲防护工况  56-58
  5.3 玻璃瓶包装30°斜跌落  58-61
    5.3.1 聚乙烯泡沫衬垫防护工况  58-60
    5.3.2 无缓冲防护工况  60-61
  5.4 玻璃瓶缓冲包装的水平跌落  61-63
    5.4.1 聚乙烯泡沫衬垫防护工况  61-62
    5.4.2 无缓冲防护工况  62-63
  5.5 应力-时间规律  63-65
  5.6 仿真结果分析  65
  5.7 本章小结  65-67
第6章结束语  67-69
参考文献  69-73
作者简历  73-74
硕士期间已发表的论文  74

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