包装用缓冲材料动态压缩实验~实验报告
缓冲包装衬垫的仿真实验
目录1绪论 (1)1.1包装的定义 (1)1.2缓冲包装概述 (1)1.2.1缓冲包装的定义 (1)1.2.2缓冲包装的目的、要求与原则 (1)1.2.3 缓冲包装设计考虑的因素 (2)1.2.4 缓冲包装的意义 (2)1.3 本课题研究的内容意义和目的 (2)2 缓冲包装理论概述 (4)2.1缓冲包装理论及发展 (4)2.1.1缓冲包装理论的发展 (4)2.1.2 缓冲包装设计理论存在的问题 (5)2.1.3 缓冲包装技术的发展趋势 (6)2.2 脆值与边界破损理论 (7)2.3 缓冲包装的方法 (9)3 家电缓冲包装概述 (10)3.1 家电流通环境 (10)3.2 家电缓冲包装现状及趋势 (13)3.2.1家电缓冲包装现状 (13)3.2.3我国家电包装存在的问题 (15)3.3 缓冲包装材料 (15)3.3.1 缓冲包装材料简介 (15)3.3.2 缓冲材料选择的要求 (16)3.3.3 市面上家电包装所用外包装箱和缓冲衬垫材料性能及结构特点分析 (17)4仿真实验 (30)4.1 本课题缓冲包装对象的选择与描述 (30)4.2缓冲结构设计 (30)4.3绘制缓冲衬垫的简化易损结构 (31)4.4确定材料属性 (31)4.5定义约束和载荷 (32)4.6三维建模 (32)4.7Pro/MECHANICA分析 (34)4.8具体实现步骤 (36)4.8.1有限元模型的建立 (36)4.8.2 进行基本应力（静应力和屈曲）分析 (45)5结论 (53)参考文献 (54)致谢 (57)1绪论1.1包装的定义包装是伴随着人类生产活动的发展而发展的。
当生产的产品出现剩余，人类要求进行产品间的交换或销售。
这种为在流通过程中保护产品，方便储运，促进销售，按一定技术方法而采用容器、材料及辅助物等的总体名称，就叫做包装[1]。
产品包装是保护产品的使用价值、保护产品的性能、结构和外观的主要手段，也是生产、储运和销售过程的需要。
普通货物运输包装设计与测试—缓冲包装材料测试
发泡缓冲材料的缓冲性能通常用缓冲系数与最大静应力的曲线来表示。 静态缓冲系数实验（以发泡聚乙烯为例 ）：
➢ 试样及试验设备： 1.试样：试样密度为40.5kg/m3，样品尺寸为100mm×100mm×片材原厚，样品6个；
试验样品在23℃，RH50%的环境中预处理24h以上。 2.试验设备：法国ADAMEL的拉压试验机DY25，准确度等级为1%，电脑同步采集
T0
45.76
厚度平均变化率（%）= (T1 1)100% T0
A组试样经预压缩并恢复后的厚度
四角
T1 T2 T3 T4 T
1# 42.30 43.14 43.32 42.74 42.88
2# 45.94 43.70 45.12 46.90 45.42
3# 44.76 46.12 46.08 44.42 45.34
➢ 实验结果——压缩特性曲线的绘制
图1 A组试样的应力-应变曲线（常温）
图1 未经预压缩的B组试样应力-应变曲线
应力-应变曲线可分为三种力学表现阶段：弹性阶段、塑性阶段和粘滞阻尼阶段
缓冲系数的测试方法
➢ 实验结果——缓冲系数曲线的绘制 应力-应变曲线转化为缓冲系数-最大静应力曲线由下式完成：
C
e
系统，游标卡尺，砝码。
缓冲系数的测试方法
➢ 实验过程：
参照ISO 3386/1:1986和GB/T 8168—2008,将试样分成2组A和B，每组3个，对每个 试样进行编号。步骤如下：
• 测量每个试样的初始厚度。按顺序测量四个角的厚度，取其平均值。 • 使用11kg的砝码分别对A组的3个试样进行预压处理，环境条件为23℃，RH50%， 预压缩时间是24h。 • 经24h预压缩之后，卸载，试样恢复4h后再次测量试样的厚度，并用拉压试验机以 100mm/min的速度对试样进行压缩，同时采集试样的“压力-形变”数据和曲线。 • B组试样均不做预处理，在拉压试验机上直接以100mm/min的速度对试样进行压缩， 同时采集试样的“压力-形变”数据和曲线。
缓冲包装材料与运输包装件性能检测
第一节 缓冲包装材料静态缓冲系数测试
一、实验目的
1. 本实验可以用于评定在静载荷作用下缓冲材料的缓 冲性能及其在流通过程中对内装物的保护能力。 2. 进一步掌握缓冲系数的含义，学会用静态压缩实验 测定材料缓冲系数的方法。
二、实验原理和方法
1．实验原理 缓冲材料的静态缓冲系数测试是通过缓冲材料静态 压缩实验实现的。通过对材料进行静态压缩实验，
五、实验样品
st
W A
(4-4)
式中，W为重锤的重量；A为试样的受力面积。
三、实验内容
1．掌握缓冲材料冲击试验机的结构原理和使用方法。 2．掌握动态压缩实验的原理、实验步骤。 3．绘出最大冲击加速度—静应力（Gm—st）曲线。 4．实验结果分析与讨论。
四、实验仪器设备
缓冲包装材料的动态缓冲特性测试系统如图4-5所示， 它是由缓冲材料冲击试验机和测试系统两部分组成。
四、实验仪器设备
静态压缩实验设备可选用微机控制电子式万能试 验机，或电子式压缩强度试验仪，或微机控制多功 能实验台等。应力—应变曲线和缓冲系数—最大应 力曲线可应用Origin等软件绘制。
五、实验样品
1．样品材料
样品可为块状、片状、丝状、粒状以及成型件等缓冲材 料，不适用于金属弹簧及防震橡胶。如发泡聚苯乙烯、发 泡聚乙烯、蜂窝纸板或瓦楞纸板等。 2．实验样品的取样 实验样品应在放置24h以上的成品中抽取。当其尺寸不 能达到规定的要求时，允许在与生产条件相同的条件下专 门制造实验样品。 3．实验样品的尺寸
（3）密度 ①用感量为0.01g 以上的天平称量实验样品的质量， 并记录该测定值。 ②按式（4-3）计算实验样品的密度：
m L W T
缓冲材料性能的测试
图9-29缓冲材料振动传递特性试验系统 1：夹持装置 2：缓冲材料 3：质量块4：加速度传感器
在振动台面上和质量块上各安装一个加速度传感器。在上部试样上表 面放置一刚性平板，一般使上部试样受到0.7kPa的静压力，并将平板与 振动台表面固接。为防止试验过程中试样和质量块移位，可以加装固定 装置（参见图9-30）。试验时采用正弦定加速度扫频振动。激励加速度 一般定为0.5g，试验过程中若产生过强共振可降低激励加速度。从下限 频率3Hz开始扫频振动试验，经过共振点，直到所测得振动传递率减小 到0.2以下停止试验。扫频速率为倍频程1/2倍频程min或1倍频程/min。 试验过程中记录质量块的加速度和振动台台面的加速度，传递率及与之 对应的频率。以传递率为纵坐标，频率为横坐标绘出传递率－频率曲线。
试验场地:试验场地面积至少要比试验样品底部面积大50％，使试 验样品处于喷淋面积之内。如果有必要对场地温度进行控制时，可以对 试验场地进行隔热或加热处理，在没有特殊要求时，喷淋温度和试验场 地的温度应在5～30℃间，一般取25±2℃。场地地面应有很强的防水性 能，并且应设置格条地板或足够容量的排水口，以使喷洒的水能自动排 出，不致使试验样品浸在水中。试验场地的高度要适当，使喷水嘴与试 验包装件顶部之间的距离至少为2m，以保证水滴垂直滴落。
图9-30 试样安装方法
传递率为
(9-38) 式中 AI－激励加速度
AR－响应加速度 对其余4组试样在相同条件下完成试验，在同一频率坐标 下对传递率求平均得到传递率－频率曲线。
试样承受静应力对传递率的影响：对于相同的试样，当 试验应力不同时，其共振频率、共振频率处的传递率和放大 区的频率范围都挥发生变化。通过对多个应力点重复上述扫 频试验，得到一系列传递率曲线，据此可以得出如图9-31的 缓冲材料振动传递特性与静应力的关系图。其中横坐标是静 应力，纵坐标是频率，上、下两条曲线间的区域是振动放大 区，该区域中间的曲线是共振频率fn随静应力的变化曲线 （谐振线）。在缓冲包装设计中我们利用该关系图通过改变 设计静应力来控制包装件的共振特性。
包装用缓冲材料动态压缩实验~实验报告
运输包装实验报告（二）包装缓冲材料动态压缩试验科技大学110611一、 实验目的通过缓冲材料动态冲击实验掌握材料动态冲击的实验过程与方法，学习实验设备的构成、实验的操作方法；掌握s m G σ-曲线的绘制及动态缓冲曲线的使用。
二、 实验设备及材料1. 包装冲击试验机DY-22. 电子分析天平 PB203-N3. 实验纪录仪器与装置4. 发泡缓冲材料EPE 三、 试验样品 试验样品的数量：5厚度（压缩之前）的测量：A1组：48.62 mm A2组：49.96mm A3组:48.44mm A4组：48.26mm A5组：47.81mm A6组：52.55mmA7组：49.8mm以 A4组详述：测量标准的已知参量：d0=8.32mm d1=23.1mm d2=24.64mm四角的厚度分别为：d1=9.33mm d2=7.87mm d3=9.70mm d4=8.47mmd均=（9.33+7.87+9.70+8.47）/4=8.84mm压缩前试样的厚度为：T=23.1+24.64+8.84-8.32=48.26mm压缩之后测量标准的已知参量：d0=8.32mm d1=29.12mm d2=24.0mm四、试验方法1.实验室的温湿度条件实验室的温度：21摄氏度实验室的湿度：35%2.实验样品的预处理将实验材料放置在试验温湿度条件下24小时以上3.实验步骤（1）将试验样品放置在式烟机的底座上，并使其中心与重锤的中心在同一垂线上。
适当的固定试验样品，固定时应不使实验样品产生变形。
（2）使试验机的重锤从预定的跌落高度（760mm）冲击实验样品，连续冲击五次，每次冲击脉冲的间隔不小于一分钟。
记录每次冲击加速度-时间历程。
实验过程中，若未达到5次冲击时就已确认实验样品发生损坏或丧失缓冲能力时则中断实验。
4.冲击试验结束3分钟后，按原来方法测量试验样品的厚度作为材料动态压缩实验后的厚度Td 实验步骤（1）将试验样品放置在式烟机的底座上，并使其中心与重锤的中心在同一垂线上。
材料缓冲性能实验报告
一、实验目的1. 了解材料缓冲性能的基本概念和实验方法；2. 掌握材料缓冲性能测试仪器的操作技巧；3. 通过实验，对材料的缓冲性能进行测试和分析；4. 为后续材料研究和应用提供参考。
二、实验原理材料缓冲性能是指材料在受到冲击、振动等外力作用时，能够有效吸收和耗散能量，从而降低对结构的损伤。
本实验采用冲击测试法，通过模拟实际工况下的冲击载荷，测试材料的缓冲性能。
三、实验材料与设备1. 实验材料：选取不同种类、不同规格的材料进行实验，如塑料、金属、复合材料等；2. 实验设备：冲击测试仪、电子天平、尺子、试验样品、试验夹具等。
四、实验步骤1. 样品制备：根据实验要求，将不同种类的材料加工成相同尺寸和形状的试验样品；2. 样品预处理：对试验样品进行表面处理，如去油、去锈等；3. 冲击测试：将试验样品固定在冲击测试仪的试验台上，调整冲击测试仪的冲击速度和冲击次数，进行冲击测试；4. 数据采集：记录冲击测试过程中的冲击力、位移、速度等数据；5. 数据处理：根据实验数据，计算材料的缓冲性能指标，如缓冲系数、能量吸收率等；6. 结果分析：对不同材料的缓冲性能进行比较和分析。
五、实验结果与分析1. 不同材料的缓冲性能比较根据实验数据，对不同材料的缓冲性能进行比较，结果如下：（1）塑料材料的缓冲性能较好，缓冲系数和能量吸收率较高；（2）金属材料的缓冲性能较差，缓冲系数和能量吸收率较低；（3）复合材料的缓冲性能介于塑料和金属之间，缓冲系数和能量吸收率较金属材料高，但低于塑料材料。
2. 冲击速度对材料缓冲性能的影响通过实验，发现冲击速度对材料的缓冲性能有一定影响。
随着冲击速度的增加，材料的缓冲系数和能量吸收率逐渐降低。
3. 冲击次数对材料缓冲性能的影响实验结果表明，冲击次数对材料的缓冲性能影响不大。
在一定的冲击次数范围内，材料的缓冲性能基本保持稳定。
六、实验结论1. 本实验采用冲击测试法，对材料的缓冲性能进行了测试和分析；2. 通过实验，验证了不同材料的缓冲性能差异，为材料的选择和应用提供了参考；3. 实验结果表明，冲击速度对材料的缓冲性能有一定影响，而冲击次数对材料的缓冲性能影响不大。
EPE包装研究报告
25Kg——1895 Kgf/m2
28Kg——2122 Kgf/m2
三、EPE特性说明 2.动态缓冲性能
使用缓冲材料实验机 对样品动能压缩特性测试， 取不同冲击高度和静应力 平均值，绘得最大加速度静应力曲线。
三、EPE特性说明 3.EPE在压缩量50%以前阶段（包装应用范围），压缩量与承压力 可视为成线性关系。
保包装材料。
技术参数： 1、拉伸强度 3.4kg/CM 2、撕裂强度＞2.4kg/CM 3、延伸率＞125% 4、收缩率＞（70℃）-75% 5、吸水率＜0.01C㎡ 6、导电率＜0.02Kca/m.h.℃ 7、体积电阻率：10⒏—1011欧姆（具有良好导电性能） 8、温度 60-80℃ 9、密度 20KG/M3
50cm，采用如图所示聚乙烯（EPE）泡沫作局部缓冲包装，试计算衬垫尺
寸。 解 ： 过 G=60 作 水 平 线 ， 与 曲 线 族
相交，取厚度小的曲线进行设计， T=4cm。 交于C、D两点,D点应力大，省材料 面积。
A W / stD 104
200 /(0.07 105 ) 104
285(cm2 )
四、EPE包装设计
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。
st 0.04 10 5 Pa
A W
st
200 0.04 10 5
10 4
500 cm2
285cm2
局部缓冲包装，采用角垫的形式时：
A角
1 4
A面
四、EPE包装设计 校核：
A min (1.33T)2
Amin 500 / 4 125 (1.33T)2 (1.33 * 4)2 28
实验二缓冲包装材料动态压缩试验
实验二缓冲包装材料动态压缩试验一、实验目的动态试验比静态试验更接近于包装件实际受载情况，更能真实地反映材料的缓冲性能，因而用动态缓冲特性曲线设计缓冲包装精度会更高。
通过对材料进行动态压缩试验，掌握实验的原理、实验步骤和缓冲材料冲击试验机的使用方法，并绘出最大冲击加速度—静应力（G m— st）曲线。
二、试验原理重锤从预定跌落高度自由冲击缓冲包装材料试样，然后利用固定在重锤上的加速度传感器测量出冲击加速度—时间曲线、冲击波形、冲击持续时间及最大加速度。
在不改变缓冲包装材料试样的厚度和跌落高度的情况下，只改变重锤的重量，则得到一系列最大加速度和静应力。
以静应力为横坐标、最大加速度为纵坐标，可得到缓冲包装材料的最大加速度—静应力曲线。
若保持跌落高度不变，仅改变缓冲包装材料的厚度，则可以得到对应于不同厚度的最大加速度—静应力曲线簇。
若保持缓冲包装材料的厚度不变，仅改变跌落高度，则可以得到对应于不同跌落高度的最大加速度—静应力曲线簇。
三、试验仪器设备缓冲包装材料的动态缓冲特性测试系统如图所示，它是由缓冲材料冲击试验机和测试系统两部分组成。
图缓冲包装材料的动态缓冲特性测试系统1．缓冲材料冲击试验机缓冲材料冲击试验机由底座、导柱、冲击台、重锤（可配砝码调节重量）、提升装置、释放装置、制动装置等组成。
2．试验测试系统测试系统包括加速度传感器、放大器、显示或记录装置等。
测试系统应具有足够的频率响应，在测量范围内，测试系统的精度应在±5%之内。
目前，测试系统一般还具有数据分析与处理功能，能够绘制缓冲特性曲线，以及各类数据文件管理等的功能。
四、试验样品1．样品材料、试验样品的取样、试验样品的尺寸和试验样品的测量要求与静态压缩试验完全相同。
2．按照国家标准GB/T 8167（包装用缓冲材料动态压缩试验方法）的要求，为了得到最大加速度—静应力曲线，要求通过试验至少测得该曲线上的5个点，再由这些点绘制出完整曲线。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
运输包装实验报告
（二）包装缓冲材料动态压缩试验
天津科技大学110611
一、 实验目的
通过缓冲材料动态冲击实验掌握材料动态冲击的
实验过程与方法，学习实验设备的构成、实验的
操作方法；掌握s m G σ-曲线的绘制及动态缓冲曲
线的使用。
二、 实验设备及材料
1. 包装冲击试验机DY-2
2. 电子分析天平 PB203-N
3. 实验纪录仪器与装置
4. 发泡缓冲材料EPE
三、 试验样品
试验样品的数量：5
厚度（压缩之前）的测量：
A1组：48.62 mm A2组：49.96mm A3
组:48.44mm
A4组：48.26mm A5组：47.81mm A6组：52.55mm
A7组：49.8mm
以A4组详述：测量标准的已知参量：
d0=8.32mm d1=23.1mm d2=24.64mm
四角的厚度分别为：
d1=9.33mm d2=7.87mm d3=9.70mm d4=8.47mm
d均=（9.33+7.87+9.70+8.47）/4=8.84mm
压缩前试样的厚度为：
T=23.1+24.64+8.84-8.32=48.26mm
压缩之后测量标准的已知参量：
d0=8.32mm d1=29.12mm d2=24.0mm
四、试验方法
1.实验室的温湿度条件
实验室的温度：21摄氏度
实验室的湿度：35%
2.实验样品的预处理
将实验材料放置在试验温湿度条件下24小时以上3.实验步骤
（1）将试验样品放置在式烟机的底座上，并使其中心与重锤的中心在同一垂线上。
适当
的固定试验样品，固定时应不使实验样品
产生变形。
（2）使试验机的重锤从预定的跌落高度（760mm）冲击实验样品，连续冲击五次，
每次冲击脉冲的间隔不小于一分钟。
记录
每次冲击加速度-时间历程。
实验过程中，
若未达到5次冲击时就已确认实验样品发
生损坏或丧失缓冲能力时则中断实验。
4.冲击试验结束3分钟后，按原来方法测量试验样品的厚度作为材料动态压缩实验后的厚度
T实验步骤
d
（1）将试验样品放置在式烟机的底座上，并使其中心与重锤的中心在同一垂线上。
适当
的固定试验样品，固定时应不使实验样品
产生变形。
（2）使试验机的重锤从预定的跌落高度（760mm）冲击实验样品，连续冲击五次，
每次冲击脉冲的间隔不小于一分钟。
记录
每次冲击加速度-时间历程。
实验过程中，
若未达到5次冲击时就已确认实验样品发
生损坏或丧失缓冲能力时则中断实验。
（3）冲击试验结束3分钟后，按原来方法测量试验样品的厚度作为材料动态压缩实验后
的厚度
T
d
（4）
五、实验数据与处理
1.实验后数据表格
静应力计算公式：410
σ
W
=A
/⨯
st
动力压缩残余应变：（T-T d）/T×100%
厚度（压缩之后）的测量以及残余应变：
A1组：46.39mm 4.59% A2组：49.38mm 1.16%
A3组:46.96mm 3.06% A4组：47.13mm 2.34%
A5组：47.47mm 0.71% A6组：47.6mm 9.42%
A7组：48.08mm 3.45%
以A4组详述压缩后厚度的测量:
d1=3.13mm d2=1.9mm d3=1.48mm d4=2.80mm
d均=(3.13+1.9+1.48+2.8)/4=2.33mm
压缩后试样的厚度为：
T d=29.12+24+2.33-8.32=47.13mm
那么，动力压缩残余应变：
（48.26-47.13）/48.26=2.34%
2、试验样品的最大加速度静应力曲线
G 的值越大，材料承受外力的值越大；下落高度不
变，G 越小，就要靠变形量的的增加来吸收相应的
能量
六、 实验中出现的问题与解决办法
1. 实验样品为缓冲材料，用尺子直接测量其厚度
时，会对其产生一定的压力，使测量不准确。
因
此，在测量时，在试样表面放置一块平整的刚性
平板，使试验样品受到KPa 02.020.0 的压缩载荷。
第四组 49.59 86.36
68.9 83.18 74.67 78.2775 5.68 5566.4 8.0825 9.3775 第五组 73.7
109.86 83.66 78.61 79.12 87.8125 6.68 6546.4 22.0475 9.2025 第六组 81.69 93.15
95.36 100.82 95.57
96.225 7.68 7526.4 4.595 3.075 第七组 80.81 84.89 92.03 94.24 90.49 90.4125 8.68 8506.4 3.8275 5.5225
压缩30s后在载荷状态下用高度尺测量四角的
厚度，再取其平均值，较为合理，在实际测量时
已考虑。
2.在测定最大加速度—静应力曲线时，重物下落后
未及时拖住，导致缓冲材料受到多次的冲击，以
及五次的冲击过程不是连续的，其中第三次的数
据是缓冲材料第四次冲击的数据。
这些情况都导
致了实验结果的不准确。
3.由于缓冲材料的特性，在冲击之后会发生形变恢
复，所以，在冲击后三分钟要迅速测量冲击后厚
度，间隔时间过长会导致数据不正确。
4.由于操作的失误，第一次的数据采集时没有，粘
贴上，是前一组错误的实验数据。
因数据处理未
涉及，对结果影响不大。
实验体会
本次试验我让我通过亲身实践的方式对EPE这种具有高缓冲性能的材料有了深刻的认识，提高了在试验
过程中发现问题，解决问题的能力。
实验是要以理论为基础的，所以要严格按照国家标准执行，这样才能得到较为准确的数据。
本次的实验体现了EPE受压后变形量小，卸载后恢复形变的能力高的特点，但是只为我们在区别使用其他高分子材料与EPE时提供了依据，我觉得要想充分的了解EPE的性能特征，还应该设计纵横两向的对比实验，探究一下哪一个方向上在动态压缩时的性能更好，以便很好的使用EPE。