缓冲材料结构设计
28.3缓冲材料性能解析
h2 , 1 h
代入上式中得:
1 2
一、组合材料叠置（串联）
• 非线弹性材料叠置 通过分别对串联的两种非线弹性 材料进行抗压试验，可得到它们的 应力—应变曲线分别为abc和a’b’c’； 连接两曲线同一应力下的对应点， 按 β ∶ α的比例找出一点，连接 这些点就可得到组合材料的串联应 力—应变曲线。
• 线弹性材料叠置
P k1x1
P P P k k1 k2
P k2 x2
k
x x1 x2
k1 k2 k1 k2
假设两种线弹性材料的弹性模量不同，且 E1＞E2 由
EA k h
可以得出等效弹性模量：E2 ＜ E ＜ E1
一、组合材料的叠置（串联）
• 线弹性材料叠置 E2 ＜ E ＜ E1 结论的求证
• 线弹性材料并列
x x1 x2
PP 1P 2
kx x(k1 k2 )
k EA h
k k1 k2
假设两种线弹性材料的弹性模量不同，且 E1＞E2 由 可以得出等效弹性模量E ：E2 ＜ E ＜ E1 结论与叠置相同。 由此可知：①组合设计的线弹性材料的缓冲效果，其对应 的等效弹性模量与其原始材料的弹性模量有关，数值大小介于 两者之间。 ②等效弹性模量的大小与原始材料的结构尺寸有关，通过 改变结构尺寸可以使等效弹性模量在取值范围内变化。
A
A
类似叠置时绘制曲线的方 法，用 β ∶ α的比例确定 各点，连接出组合材料的并 联应力—应变曲线。
第三节
缓冲特性与缓冲系数
一、缓冲效率 二、缓冲系数 三、影响缓冲系数的因素
一、缓冲效率
设缓冲材料的原始厚度为 h，若在力F的作用下缓冲材 料变形为x，则产生的变形能为：
隧道工程缓冲结构工艺流程设计
隧道工程缓冲结构工艺流程设计1施工工艺流程设计框图2 缓冲结构基础开挖2.1洞口缓冲结构应按铁道部现行《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》进行施工，宜在少雨和气温较高季节进行施工。
2.2缓冲结构基础开挖过程中应避免对墙趾处持力岩土层的扰动，并应防止雨水浸泡基坑。
2.3缓冲结构基础开挖时应与洞口工程配合施工，采取临时支护措施保持基础与边坡稳定。
并作好临时支护和排水措施。
2.4严禁采用洞室爆破开挖，宜采用浅孔小台阶爆破，施工应严格按批准的爆破设计施工，对布眼、装药参数重点控制，严禁超量装药；爆破后，应及时清除松动石块。
2.5缓冲结构的结构形式必须符合设计要求。
2.6缓冲结构应采用移动台架施工。
2.7土方采用人工配合挖掘机进行，自卸汽车运至弃碴场，基坑底部预留30cm左右的深度，人工清底、出碴。
2.8开挖的土石方应按要求在弃碴场倾倒、存放，严禁弃碴危及边坡及其它建筑物稳定的地点，并不得影响运输安全及周边环境保护的要求。
3钢筋绑扎及混凝土施工3.1钢筋绑扎3.1.1钢筋绑扎施工前首先搭设作业台架，台架下部应能满足施工机械通过的要求。
台架起着施工过程中临时固定钢筋骨架及作业人员活动平台的作用。
3.1.2钢筋按设计要求在洞外工厂化加工预制，运料车运输到现场，在作业台架上人工安装绑扎。
3.1.3绑扎钢筋的作业台架就位后，首先由测工根据模板台架的长度确定出不少于3个横断面的钢筋固定断面，每个横断面标出不少于9个定位点，然后由钢筋工在定位点处搭设固定钢筋的骨架。
3.1.4将钢筋预弯后，首先绑扎定位处的拱墙钢筋，然后以定位处的钢筋为模型，加密进行其他钢筋的绑扎。
绑扎时，按照“先外圈，后内圈，再箍筋”的顺序进行。
3.1.5钢筋搭接长度必须符合新验标的要求。
墙部的钢筋采用单面焊接接长，拱部钢筋接长采用绑扎接头。
3.1.6为确保钢筋绑扎质量，测量人员必须在钢筋绑扎前、内层钢筋绑扎前、作业平台移动前分三次进行纵向拉线对每根钢筋进行检查，确保钢筋位置准确。
拦石墙缓冲层结构设计
拦石墙缓冲层结构设计作者：闫朝国屈春燕来源：《科技创新与应用》2017年第14期摘要：缓冲层是拦石墙体系的重要组成部分，其主要作用是缓冲落石对圬工墙体的冲击作用，并向墙体传递扩散冲击能量，其安全性在一定程度上决定了整个拦石墙的安全，合理的选择结构材料也能够减少工程造价，对不同的结构材料进行研究具有现实意义。
关键词：拦石墙；缓冲层；冲击能量1 概述拦石墙作为崩塌危岩体被动防护的主要治理手段已被广泛采用，在采取主动清危、加固条件差的情况下尤为适宜。
由圬工材料墙体、墙背缓冲层及后部落石槽组成。
为避免圬工墙体直接承受落石冲击，墙体背后需设缓冲层，缓冲落石冲击作用，并向墙体传递扩散冲击能量。
可采用土质缓冲层或废旧轮胎缓冲层。
2 土质缓冲层2.1 设计依据拦石墙计算采用冲击力及土压力二者中较大值进行拦石墙圬工墙体设计。
落石嵌入缓冲层单位面积阻力可根据嵌入缓冲层的最大深度确定缓冲层的厚度，缓冲层的厚度应大于嵌入深度，土质缓冲层结构如图1所示。
2.2 冲击力、土压力及嵌入深度计算落石冲击力计算拦石墙及其缓冲层的结构设计所采用落石冲击力P可以按以下两种途径计算。
拦石缓冲层结构设计所采用落石嵌入回填土最大深度X可按式下式计算：式中：Pa-主动土压力（kN/m）；γ-土体容重，取18-20kN/m3；Ka-主动土压力系数；H-墙高（m）；φ-土的内摩擦角；ε-墙背与铅垂线夹角；δ-土与墙背间的摩擦角，取0.5φ；β-墙顶土坡坡度，取20°；3 废旧轮胎缓冲层废旧轮胎由橡胶、帘布层等材料组成，受到压缩后表现出明显的弹性特征，被落石冲击变形后会迅速恢复，能够多次重复压缩回弹过程。
衰减时间大幅度增加，能量衰减明显，如图2所示。
单独一个轮胎缓冲能力有限，可通过在废旧轮胎内填充砂石或设置多层轮胎进行缓冲防护，并可在轮胎内填充聚氨酯泡沫等空隙结构的轻质材料，不同废旧轮胎的磨损及老化程度不一，空间充足的情况下宜多层布置，轮胎缓冲层结构如图3所示。
缓冲包装设计
§§６缓冲包装设计§6－1概述冲击和振动是包装件在流通过程中受到的两种主要负荷，为了减缓内装产品受到外界的冲击和振动，保护产品免受损坏而采取一定防护措施的包装，称为缓冲包装。
缓冲包装的结构形式有多种多样，最常见的是采用弹性材料作缓冲衬垫。
缓冲衬垫的结构形式，因内装产品的质量、形状和尺寸不同而不同，按承载面积通常分为全面缓冲和局部缓冲。
全面缓冲多使用泡沫塑料条、纸板碎粒，薄片或采用现场发泡材料，局部缓冲多采用角垫，侧垫等形式。
缓冲包装设计包括冲击防护设计和振动防护设计。
冲击防护的主要目的是缓和冲击。
以缓冲材料作为内装物和包装箱中间的介质，来吸收冲击能量，延长内装产品承受冲击脉冲作用的时间。
设计时，先根据先决条件，计算缓冲材料的尺寸、形状，选择缓冲材料的种类和缓冲方式。
振动防护的主要目的是调节包装件的固有频率。
选择恰当的阻尼材料，把包装系统对振动的传递率控制在预定的范围内，特别是要避免共振现象。
§6－2缓冲衬垫设计的基本方法一、衬垫结构尺寸设计设计缓冲衬垫的基本要求是在保护产品免遭破损的前提下，选择适当的材料，确定合理的结构形状和尺寸。
设计的基本参数，除产品的重量和尺寸外，还有代表流通环境的跌落高度H，代表产品强度的脆值G，代表材料性能的缓冲特性参数C。
正确应用缓冲材料的特性曲线对包装结构作系统的定量分析，是缓冲结构设计的基本方法。
1. 应用缓冲系统――最大应力（c～σm）曲线设计衬垫尺寸c～σm曲线是表示材料缓冲能力的一种基本曲线，通过静态压缩试验求得。
如图5-12所示为几种常用缓冲衬垫最大缓冲系数――最大应力曲线的实际测试结果。
由图可知：缓冲系数C随最大应力变化的规律是凹谷状，开口向上，谷底最低点的坐标是最小缓冲系数和所对应的最应力。
① 不同品质的材料，具有不同的缓冲能力； ② 同样品种的材料，密度不同，缓冲特性也不同。
例6-1：重为10kg 的产品，脆值为80g ，要保证从60 cm 的高处跌落而不破损，若用密度为0.031g/cm 3的聚氯乙烯塑料泡沫，（见P99图5-12图线10作衬垫，试计算衬垫所需尺寸。
养生壶缓冲包装设计
74Abstract: A large number knowledge were carried out on the basis of the full analysis of the current health pot packaging and the current problems in the health pot packaging, and the corrugated paper design scheme was finally put forward through the combination of the present situation and the actual situation. A flexible, green and paper molding and other characteristics of the health pot buffer packaging structure was designed. The new cushioning packaging structure of all corrugated paper replaces foaming plastics to achieve the effect of fixing the health pot body, pot cover and heater base, which improves the protection strength of the health pot. It has certain compressive strength, cushioning effect and environmental protection. At the same time, it has the characteristics of one paper molding, reducing the use of packaging materials, and has certain innovation. It puts forward a very meaningful solution for health pot packaging, and achieves certain economic benefits.Keywords: health pot; buffer structure; paper materials姚卓楠，卢芳芳，刘卡亚，郭莹莹，赵慢慢，李艳（河南牧业经济学院 包装与印刷工程学院，郑州 450046）养生壶缓冲包装设计Health Pot Buffer Packaging DesignYAO Zhuo-nan, LU Fang-fang, LIU Ka-ya, GUO Ying-ying, ZHAO Man-man, LI Yan(Henan Institute of Pastoral Economics, School of Packaging and Printing Engineering, Zhengzhou 450046, China)摘要：在对目前养生壶包装的充分分析和养生壶包装当前所存在的问题的基础上，进行大量的资料查阅，通过现状结合实际情况，最终提出了瓦楞纸设计方案。
缓冲包装材料分析
所以有幸接触到不少的缓冲材料，InstapakPUR现场发泡包装foam-in-placepackagingf，吸塑泡罩包装clamshellpackaging，是目前使用比较广泛的缓冲包装材料（不符合环保要求，可模塑、轻质、价格低、包装保护效果优，称为预发泡材料，将预发泡聚苯乙烯珠粒材料注入模具，经过加温、熔化、挤压、催化、发泡形成珍珠棉状发泡片材的塑料材料，主要用作商品的内衬包装，该材料的我们公司也有生产高级厨房用锅具，所以有幸接触到不少的缓冲材料。
保丽龙EPS，伊比龙EPE，拿普龙EPP，匹欧龙EPO, 气泡纸Bubble wrap，Instapak PUR现场发泡包装foam-in-place packaging foam，蜂窝纸板Honeycomb paperboard，纸浆模mold pulp，吸塑泡罩包装clam shell packaging，纸托paperboard nesting等。
聚苯乙烯泡沫塑料（EPS－Expanded Polystyrene）俗名保丽龙，是目前使用比较广泛的缓冲包装材料（不符合环保要求，将来会不断被替代），可模塑、轻质、价格低、包装保护效果优，半硬的均聚物，闭孔结构。
发泡倍率在40倍左右，原料粒子有分302，303，401，403，开头的数字越大，表示粒子越小，更易成型，当然价格就会越高。
一般手工制作的EPS都使用302，如果精度要求较高的话，就需要开模，模具费用适中，有些如果量不大的话，使用水泥模就可以了。
EPS原料是用不到8％的碳氢化合物发泡剂（戊烷）浸泡小粒树脂，加热到85－96℃，发泡剂产生内压，膨胀为聚苯乙烯珠粒，称为预发泡材料。
膨胀倍数25－40，密度16－26mg/cm3。
将预发泡聚苯乙烯珠粒材料注入模具，通低压蒸气加热和二次膨胀使珠粒发泡。
封闭区内的热量与压力使珠粒熔合成为半硬的闭孔泡沫塑料制品。
蒸气透过率和吸水率低，绝缘良好，光滑而微弹性表面不会磨损产品，可模塑成复杂形状，压缩到75％还有很大回复能力，静压蠕变低，压缩强度高，可浸泡阻燃剂和抗静电剂，食品相容好，耐酸、碱和脂肪族化合物，但不耐溶剂与矿物油。
5-第五章-02 运输包装缓冲设计
定义
指包装容器内所剩余的空间，全 部用缓冲材料填充固定，对产品 周围进行全面保护的方法。
特点
一般采用丝状、薄片或粒状的材 料，对形状复杂的产品能良好地 填塞，适合小批量产品包装。
全面缓冲包装应用实例
超轻型泡泡粒包装 可以迅速均匀地填满 各种形状和大小物品 周围的全部空间。 发泡袋现场成形包装 发泡袋自动充满产品与 包装箱之间的空隙形成 产品缓冲垫。 气 垫 包 装 纸 包 装
5 A WG / 100 80 /( 3 . 6 10 ) m 2 2 0 . 0222 ( m ) 222 ( cm )
（2）选择适当的缓冲包装材料计算尺寸
例：用纸箱做内包装，把一重力为100N，脆值为30的产品装 入箱内，用衬垫将它与外包装箱隔开，内装箱每面面积为 2000 cm2，设定等效跌落高度为60cm，试选择适当的缓冲材 料，并计算其尺寸。 解：已知W=100N，G=30，H=60cm,全面缓包A=2000cm2
A W / stD 10 4 200 /( 0 .07 10 5 ) 10 4 285 ( cm 2 )
最小加速度法：
对于曲线最低点对应的加速度值最小，缓冲效果 更好，产品的安全性更高。则取T=4cm曲线的最 低点E点作设计。 5 0 . 04 10 Pa 对应的： st
5 2 A WG / 90 50 /( 0 . 7 10 ) 0 . 0643 ( m ) m 2 2 643 ( cm ) 750 ( cm ) 可行
T CH / G 3 . 3 60 / 50 3 . 96 ( cm )
2.最大加速度 G m～静应力 st 曲线应用
特性曲线
包装缓冲结构设计
包装缓冲结构设计
包装缓冲结构设计是确保产品在运输过程中不受损伤的重要环节。
以下是包装缓冲结构设计的原则和步骤：
1.确定产品特性：了解产品的形状、尺寸、重量、材料等，以及
产品对冲击和振动的敏感程度。
这些信息将有助于确定所需的缓冲材料和结构。
2.了解运输环境：了解产品在运输过程中可能面临的冲击和振动
情况，包括运输方式、运输距离、运输时间等。
这些信息将有助于确定包装结构的抗震能力和承重能力。
3.选择合适的缓冲材料：根据产品特性和运输环境，选择合适的
缓冲材料。
常见的缓冲材料包括泡沫塑料、气泡膜、气垫等。
4.设计缓冲结构：根据产品特性和缓冲材料，设计合适的缓冲结
构。
缓冲结构的设计应考虑如何分散冲击力和振动，以最大程度地减少对产品的损伤。
5.进行冲击和振动测试：在完成包装缓冲结构设计后，应对包装
进行冲击和振动测试，以验证其性能是否符合要求。
如果测试结果不理想，需要对包装结构进行调整和优化。
6.优化设计：根据测试结果，对包装缓冲结构进行优化，以提高
其性能。
这可能包括改变缓冲材料的厚度、密度或改变缓冲结构的形状、布局等。
7.标准化设计：为了确保包装缓冲结构的可靠性和一致性，应将
其设计标准化。
这有助于确保不同批次的产品都能得到相同的
保护，并提高生产效率。
总之，包装缓冲结构设计是确保产品在运输过程中不受损伤的重要环节，需要充分了解产品特性和运输环境，选择合适的缓冲材料和结构，并进行充分的测试和优化。
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缓冲材料的结构设计六步法
缓冲材料的结构设计六步法
六步法的使用：
一，确定流通环境
对物流环境的残酷程度的判定是缓冲设计的重要的一步，主要是判定存在的何种运输危险和危险情况。
它包括搬运过程的偶然跌落，汽车震动，冲击，温湿度极限和对马压力。
我们在这里主要设计冲击和震动，但其他的因素在包装设计中也非常重要。
冲击冲击可能出现在运输过程中的任何一个环节，最严重的冲击是出现在搬运环节上。
它包括一个包装件在装卸，中转过程中跌落的次数，最关键的要知道包装件可能跌落的高度。
震动在汽车运输过程中在不经历震动是不可想象的，汽车引擎的转动和车车轮的转动也会硬气车厢的震动。
不确定的震动会引起车辆的悬浮系统的反应和车厢的变形。
这些不确定的震动可能是周期的，还有一些震动可能是随机性的。
在真空运输环境中的震动是极其复杂的，她的震动激励是各种因素混合成的频带上输出的。
这种震动通常是被认为是时间域的随机的震动。
因为无法预测到任一时刻会发生什么情况，然而，从频域的角度上来讲，一部车辆很容易显示出频率极其水平（或强度）。
在运输国产过程中稳定的震动通常发生在低频，在低频是（3～5Hz）车辆运行的最严重的震动的垂直加速度值0.5g,在震动试验中我们选择0.5g的加速度值也正因为如此。
二，冲击确定产品的特性
冲击作为设计基础我们要输入诸如：包括物态理化特性，由此来确定决定采用何种包装方式，确定产品的结构特性，如尺寸，重量，重心，形状等等以及产品的机械特性，如脆值，固有频率和抗压强度等等。
震动寻找共振点，通常认为在产品不敏感的频率上震动，不会使产品损坏，因此找到一个产品的敏感的频率（共振点）是产品设计的关键，对产品进行震动试验的目的，就是要找到产品的固有频率或共振频率。
三，重新改进产品
根据我们测试的产品的脆值，有时增加产品本身的强度比把它永昂贵的包装包起来更理想。
我们需要在产品的成本，产品的可靠性和包装成本之间进行权衡，有时对产品进行小的改进和从新设计，可以适当的增加产品的脆值；虽然这样每个产品的成本稍微升高了，但如果这样做能大大的降低产品的包装成本，那整个包装件的成本也就相应的降低了。
根据生产厂（或公司）对包装设计的反馈的意见，对产品进行可行性的改进，会有很大的变化。
对一些公司来说，这种给包装设计者的反馈意见是新产品设计的一个重要的步骤。
这样做能够使他们的产品质量更高，包装费用更低.
四，评估缓冲材料的性能
材料的性能应该由生产该材料的厂商提供。
特殊的情况下，必须由自己测得这些数据他们包括材料吸收冲击的能力和对震动的传递特性。
冲击我们知道缓冲材料可以使包装件跌落时传递到产品上的冲击力减小，冲击缓冲的曲线就是描述不同重量的货物跌落到缓冲材料上时，冲击力是如何通过该材料来传递的。
她是由材料的类型，厚度和跌落高度来决定的。
震动一条缓冲材料的震动曲线描述了在不同的频率下，材料对震动的扩大和减弱，它由材料的厚度和类型来决定的。
通常的情况下，缓冲材料的曲线图随静压载荷的增加而下降的趋势。
这是由其缓冲的特性决定的。
当静压不断的增加时，质量块得到的缓冲力也在增加，由于材料的缓冲的特性没有改变，所以整个包装件的固有频率下降了！
五，包装设计
包装设计者掌握了所有的能给产品提供保护的资料。
第一步确定了包装件输入运输环境的类型，第二步判定了产品承受这种运输环境的强度和能力，第三步评价了对产品尽心改进后的强度承受的能力，第四步确定了包装材料的性能。
她就可以使用上述的资料进行包装设计。
冲击首先，指导缓冲材料的冲击缓冲曲线进行汇总，检查绘制冲击缓冲曲线时的跌落高度与第一步设计的高度相同。
然后，标出第二步确定的极限加速度，通过这一点在在图上画一条水平线，在这条线以下的部分的曲线的静态载荷的范围就是缓冲材料的作用。
给出产品的静态载荷的范围，也就得到了传递低于极限加速度的缓冲材料面积和厚度。
也就是这种缓冲材料能对这一重量范围的产品进行保护。
震动对于震动，也要对缓冲材料的震动曲线进行汇总，在图上找出产品最低的固有的频率，通过这点通过全图画一条水平线，这条线对减震区内的产品进行震动保护。
当冲击和震动的静态载荷相同时，就可以确定缓冲材料的材质和厚度。
包装的静压载荷是由许多因素决定的，然而最大静压载荷下的设计以为着节省缓冲材料。
当其他因素如压力穤变变得非常重要时，就应在最小的静压载荷下设计，这样会更安全。
需要注意的要点：
包装设计必须满足冲击和震动保护的双重作用。
但实际上往往存在一个矛盾。
就是能最好满足冲击保护的设计不一定满足震动保护的最佳设计，同时还有对材料的限制，在这种情况下我们要根据第一步和第二步的资料和技术要求来着决定。
六，包装件试验
当包装设计结束后，需要对包装进行试验来检查是否达到预期的效果。
包装设计可以分为六个点来完成，每一步对设计一个最佳的包装提供了帮助。
包装设计只是整个包装发展过程的一小部分。
我们要努力把工作放在包装如何能对产品实行有效保护的正确判断上，明确这一点我们就能从产品的运输环境中的危险和包装材料的特性计算中得到最理想的结果。
联想(北京)有限公司最近在电脑包装方面对缓冲材料重新进行了优化设计，使电脑的包装成本降低了约20％。
联想公司邵工程师告诉记者，这次缓冲材料优化设计首先针对“同禧”和“双子恒星”这两种产品的缓冲包装。
联想首先对这两种产品的整体包装进行了“脆值实验”：产品在15公斤以上，跌落高度在80cm，反之跌落高度在1m，通过该实验，公司了解到了产品能够承受的易损度。
其次，根据该数值和EPE缓冲材料的特性对其重新进行了设计，得出EPE缓冲材料与产品相应的接触面积。
一方面，通过减少缓冲材料与产品的接触面积，使其更接近“脆值实验”中的数值；另一方面，通过对缓冲材料的结构重新进行设计，加大缓冲能力。
联想通过这两个方面的努力，最终使缓冲材料的用量大为减少，用材成本降低了约20％。
此后，联想对其他产品的缓冲材料也进行了相应的优化设计。
另外，在纸箱方面，邵工程师非常认可天津联合包装有限公司，他认为拥有美国兰斯顿瓦楞纸板生产线等国内外先进专业设备的天津联合生产的纸箱优质上乘，有效地保证了内容物的质量。