瓦楞结构材料瓦楞方向静力学性能的研究
211181383_新型叠层结构瓦楞纸板设计及其动态性能研究
包装工程第44卷第9期·206·PACKAGING ENGINEERING2023年5月新型叠层结构瓦楞纸板设计及其动态性能研究仲晨1，周丽娜2，刘莉2，夏征2（1.中山火炬职业技术学院，广东中山528400；2.曲阜师范大学，山东日照276826）摘要：目的设计一种新型叠层结构瓦楞纸板，解决传统瓦楞纸板耐反复冲击性能较差等问题，获得缓冲及防振性能提升的包装用新型瓦楞纸板。
方法首先设计新型纸板芯纸结构；其次设定新型纸板和传统纸板参数，并手工制作试样；最后对这2种纸板分别进行动态缓冲性能试验和随机振动试验，对比分析2种纸板性能。
结果动态缓冲性能对比试验表明，在不同跌落高度下新型纸板的缓冲性能优于传统纸板；在反复冲击条件下，新型纸板的累积缓冲性能亦优于传统纸板的。
随机振动试验表明，新型纸板的减振区间为63.4～200 Hz，而传统纸板在5～200 Hz内无减振现象；新型纸板在40 Hz左右的振动传递率达到峰值4.2，传统纸板的固有频率为163 Hz，新型纸板在此频率下弹性模量相对较小；新型纸板用于公路、铁路运输包装设计时应避开40 Hz的共振频率。
结论与传统纸板相比，新型纸板的动态缓冲性能及减振性能均有提升。
关键词：瓦楞纸板；新型结构；性能；缓冲；防振中图分类号：TB484.1 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)09-0206-07DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.09.025Design and Dynamic Performance of New Corrugated Board with Laminated StructureZHONG Chen1, ZHOU Li-na2, LIU Li2, XIA Zheng2(1. Zhongshan Torch Ploytechnic, Guangdong Zhongshan 528400, China;2. Qufu Normal University, Shandong Rizhao 276826, China)ABSTRACT: The work aims to design a new kind of corrugated board with laminated structure, to solve the problems of poor repeated impact resistance of traditional corrugated board and obtain a new corrugated board with improved cu-shioning and damping performance for packaging. Firstly, the corrugating medium structure of the new corrugated board was designed. Secondly, the parameters of the new corrugated board and the traditional corrugated board were set, and the samples were made manually. Finally, the dynamic cushioning performance test and random vibration test were carried out to the two kinds of corrugated boards, and the performance of the two corrugated boards was compared and analyzed.The dynamic cushioning test showed that the cushioning performance of the new corrugated board was better than that of the traditional one under varied drop heights. Under repeated impact, the cumulative cushioning performance of the new corrugated board was also better than that of the traditional one. The random vibration test proved that the damping range of the new corrugated board was 63.4~200 Hz, while the traditional one had no damping performance in the range of 5~200 Hz. The vibration transitivity of the new corrugated board reached a peak value of 4.2 at about 40 Hz. At the natu-ral frequency of 163 Hz of the traditional corrugated board, the elastic modulus of the new corrugated board was relatively small. The resonance frequency of 40 Hz should be avoided when the new corrugated board was used in the packaging design for highway and railway transportation. Compared with the traditional corrugated board, the dynamic cushioning收稿日期：2022−06−05基金项目：广东省教育厅2021年度普通高校重点科研平台和项目（2021GCZX020）作者简介：仲晨（1979—），男，博士，副教授，主要研究方向为物流包装和包装结构设计。
瓦楞―蜂窝纸板力学性能研究
瓦楞―蜂窝纸板力学性能研究【摘要】本文针对现有蜂窝纸板生产效率低的缺点，结合蜂窝结构优异的力学性能和瓦楞纸板便于高速生产的优点，提出了平齐式瓦楞―蜂窝纸板和相对式瓦楞―蜂窝纸板结构，利用静态压缩实验，分析了静态力学性能和缓冲性能，结果表明二者的力学性能均优于正六边形蜂窝纸板；相对式瓦楞―蜂窝纸板的抗压强度和缓冲性能均优于平齐式瓦楞―蜂窝纸板，更适用于运输包装领域，研究结果可为新型纸板的开发提供有益的参考。
【关键词】瓦楞―蜂窝纸板；力学性能；缓冲性能Study on Mechanical Properties of Honeycomb Paperboard Formed by Corrugated PaperboardLI Yang-yang SHI Wei JIANG Xin-cen QI Ying WUHong-ying SUN Jing-yu（School of Materials Engineering，Nanjing Institute of Technology，Nanjing Jiangsu 211167，China）【Abstract】View of low efficiency of existing production process for honeycomb paperboard，blunt honeycomb paperboard and opposite honeycomb paperboard which are formed by corrugated paperboards is presented consideringexcellent mechanical properties of honeycomb structure and high speed production of corrugated board. Static compression tests are carried out，and static mechanical properties and cushioning performance of the two types of paperboard are analyzed. The results show that the two types of paperboard have better mechanical properties than hexagonal honeycomb paperboard. Opposite honeycomb paperboard has better mechanical properties and cushioning performance than blunt honeycomb paperboard，and is more suitable for transport packaging. The study results can provide a useful reference for development of new paperboard.【Key words】Honeycomb paperboard formed by corrugated paperboard；Mechanical properties；Cushioning performance0 前言蜂?C纸板由于具有比强度和比刚度高、重量轻、优异的缓冲隔振性能、良好的隔热性能等优点，被广泛用于托盘、包装箱、缓冲衬垫、护角与护棱等，目前又进一步拓展到空投包装[1]，吸引了众多科研工作者的关注。
新型四层瓦楞纸板的性能研究(1)
1) 试样预处理 。取 90°、45°、75°、180°交错角四层瓦楞纸 板 、五层瓦楞纸板各 3 组试样 ,在 RH65%、32. 5℃的环境下 , 24h预处理 。
2) 平压强度和瓦楞纸板定量比值比较 : A /B 五层瓦楞纸
五层瓦楞纸板 。无论 A楞或 B楞在 180°的四层瓦楞结构时平 压强度大于 A /B五层瓦楞纸板 ,因 A 楞和 B 楞四层瓦楞纸板
板的平压强度和定量假定为 1,其他四层瓦楞纸板的平压强度 及定量对 A /B五层瓦楞纸板的比值见图 7。
B /B75
5. 66 0. 74 1004. 3 0. 80 104. 1 1. 18 2426 0. 44 1028 0. 91
B /B180
3. 72 0. 49 967. 3 0. 77 231. 4 2. 63 3646 0. 66 939 0. 79
B /B90
5. 66 0. 74 990. 1 0. 79
图 3 等波峰等波节 图 4 等波节不等波峰
Fig. 3 Equal in wave Fig. 4 Equal in wave node
summ it and wave node
and vary in wave summ it
图 5 不等波峰不等波节 Fig. 5 Non - uniform in wave summ it and wave node
A /A180
5. 98 0. 79 1025. 5 0. 82 153. 6 1. 75 4538 0. 82 955 0. 81
纸箱纸盒动静态力学分析
1. 包装盒的静态受力分析折叠纸盒的抗压强度随着挺度、环压强度和厚度的增加而增大；结构不同，抗压强度不同；而结构参数的影响作用表现为：抗压强度与高度成反比关系，与周边长成正比关系，与长宽比近似成二次函数关系。
将纸盒材纸的抗压强度以及一系列参数作为已知量，再通过实验拟合能够得到计算纸盒极限静载荷的经验公式。
目前研究者已经得出了很多这种经验公式，其中美国纸盒纸板研究开发协会（BRDA）提出一种折叠纸盒抗压强度的经验公式：（1.1）式中：P—折叠纸盒抗压强度（N）；a—常数；—纸板的纵向挺度（mN·m）；—纸板的横向挺度（mN·m）；t—纸板厚度（mm）。
由于BRDA公式仅考虑了纸板纵横向挺度和厚度的影响，其最大误差达到了21%，故可对其经行优化，找出较为精确地折叠纸盒抗压强度数学模型。
锁底式纸盒是各个体板以每两个相邻体板的交线(即高度方向压痕线)为轴，顺次旋转一定角度而成型的。
在载荷作用下。
4个侧板都是纵向承载。
根据管式折叠纸盒的结构及其受力状态，可知纸板的环压强度也是抗压强度的影响因素；由于侧板是纵向承载，因而在公式中加入纵向环压强度；根据BRDA式，加入纸盒结构影响因子，并考虑到纸板的纵横向挺度有一定关系，可以看成常数，建立数学模型如下：（1.2）式中：a1、b1、e1、f1、g1、g1、g1—常数；Z—纸盒周边长（mm）；H—纸盒高度（mm）；A—纸盒长宽比；P m—纸板的纵向环压强度（N/m）。
通过实验及数据分析，在考虑纸板性能和结构参数的共同影响时，锁底式折叠纸盒的抗压强度计算经验公式为：（1.3）通过比较，模型的拟合度很好，最大误差仅为3%。
失效准则在静载情况下，若不考虑包装件刚度对纸盒抗压强度的影响，只要纸盒实际所承受的压力P0<P，就不会有失效破损发生。
2. 包装箱的静态受力分析瓦楞纸箱的抗压强度是指箱体破坏时的最大荷重，可用破坏时的变形量来表示。
实际测量时，是在空箱条件下单个测定的，它代表了最稳定的强度。
瓦楞纸板力学性能的研究进【打印版】第9次修改 带页码
模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响二○一五年五月硕士学位论 文硕 士 论文 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影2007分类号密级UDC 编号硕士学位论文模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响学科专业制浆造纸工程研究方向制浆化学与造纸湿部化学模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响摘要瓦楞纸板在当代社会和生活中有着广泛的应用，特别是在现代运输流通环境中，而在流通运输中温湿度对瓦楞纸板力学性能的影响比较大，也因此使得瓦楞纸板的研究也成为各国研究的重点，所以探索在运输流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能的影响，特别是对瓦楞纸板平压强度、边压强度和粘合强度的影响显得尤为重要。
本文研究了在不同温湿度条件下，三层UV型瓦楞纸板的平压强度、边压强度和粘合强度的变化情况，并建立相应的数学模型，在此基础上结合凯里卡特公式，进行软件编程得出温湿度与瓦楞纸箱的平压强度、侧压强度、粘合强度及纸箱抗压强度的测定软件，为日后的实验提供了方便。
研究结果如下：1）在同一温度下，随着湿度的增大三层UV型瓦楞纸板的平压强度、边压强度和粘合强度逐渐变小。
在模拟流通环境下，湿度不变时，在不同的温度下三层UV型瓦楞纸板的平压强度的变化比较大。
在相对湿度为40%的各个温度下，三层UV型瓦楞纸板的平压强度的承受力比较大，其次是在相对湿度为50%。
各个湿度之下，随着温度的变化，平压强度都呈现随着温度升高，先增大后减小的趋势。
2）边压强度的变化分两部分，在相对湿度40%到60%时，在25℃到30℃之间出现最小值，在70%到100%时，在25℃到30℃之间出现最小值，此温度范围下三层UV型瓦楞纸板边压强度的受力比较脆弱，在大于30℃时，边压强度的变化趋于平缓，波动强度比较小。
3）粘合强度的变化也分为两部分，在相对湿度在40%到70%时，在35℃左右时出现最小值，粘合强度下降了35%左右，下降的幅度比较大，因为粘合剂的糊化温度出现在55℃左右；在相对湿度在80%到100%时，在温度低于30℃时，三层UV型瓦楞纸板的粘合强度相对较低，大于30℃时瓦楞纸板的粘合强度增大，最大的增幅为40%左右。
填充型瓦楞纸板的力学性能研究
ａ ｉ ｇａ ａ ｔｂ ｌ ｙ ｗｈ ｃ ａ ｅａ ｓ ｅ ｗａ ｆ ｅ ｓ ｒｗａ ｔ ａｅｉｌ ． ｇ ｎ ｄ ｐａ ｉｉ ， ｉｈｍ ｙｂ ｌｏａｎ ｗ ｙｏ ｕ ｅｆ ｓｅｍ ｔｒａｓ Ｔｗｏｆｌ ｄＡ－ｙ ｅｃ ｒｕ ａｅ ｂ ｒ ｏ ｄ ｒ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔｐ ｏ ｒ ｇ ｔｄｆ ｅｂ ａ ｓ ｉ ｅ ｉ ｒ ｗｅ ｅ
一
强度 、边压 强度 、戳 穿强度 以及抗 压性 能都有较 明显 的提 高 ，纸板 的 回弹性 能也得 到 了改善 。研 究还发现 ： 泡 沫聚 乙烯或 聚苯 乙烯 的填 充 ，有利 于提 高纸 板 的缓 冲性 能 ；但 是 填充 聚苯 乙烯 泡沫对 纸板 的振 动传 递率 影 响不 大 ，而填 充聚 乙烯将 提 高纸板 的传递 率 ，不 利 于防振 包装 设计 。 关键 词 ：瓦楞 纸板 ；填充 ；力学性 能 ；振动 传递 率
２ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｔｒ ｓ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｎ ｎｉｇＩｓ ｔｔｏ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｎａｊ ｇ２ ６ ， ｈｎ ） ． ｃｏ ｌ ｆ ｅ ａ ｇｎ ｅ ｎ ， ａｊ ｔｕｅ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ， ｎｉ １ ７ Ｃ ｉａ Ｍａ ｉ Ｅ ｌ ｉ ｎ ｎｉ Ｔ ｎ １ １
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｃｏ ｒ ｇ ｔｄ ｆｂ ｒ ｏ ｒ ｓｗ ｅｅｓ ｇ ｅ ｔｄ ｔ ｅｆｌｅ ｔ ｂ ｎ ｏ ｅ ｏ ｍ ｓｉ ｒ ｅ ｐ ｏ ｅｔｅｒｐ ｃ － ｒｕ ａｅ ｅｂ ａ ｄ ｒ ｕ ｇ ｓｅ ｏｂ ｌｄ ｗｉ ａ ａ ｄ ｎ ｄｆ ａ ｏ ｄ ｒｔ ｉ ｒ ｖ ｉ ａ ｋ ｉ ｉ ｈ ｎ ｏ ｍ ｈ
ｕ ｆｌｅ ｏ ｒ ｇ ｔｄｆｂｅｂ ｒ ｓ ｂ ｔ ｆｔｅ ｆｌ ｄｏ ｓ ｍ ｅ ｈ ｎｃ ｌ ｒ ｐ ｒｉｓｗｅ ｅｅ ｈ ｎ ｅ ｆ ｃｅ ｔ ｎ ｌ ｄ ｎ ａ ｎ ｌｄ ｃ ｒｕ ａｅ ｒ ｏａｄ ， ｏ ｈ ｏ ｌ ｎｅ ’ ｉ ｉ ｈ ｉ ｅ ｃ ａ ｉａ ｏ ｅ ｔｅ ｒ ｎ ａ ｃ ｄｅ ｐ ｉ ｉ ｎ ｌ ｉ ｃｕ ｉ ｇｆ ｔ ｙ ｉ
瓦楞纸箱强度的静态仿真分析及试验研究
瓦楞纸箱强度的静态仿真分析及试验研究随着时代的发展，瓦楞纸箱作为运送各种物品的容器而受到越来越多的关注。
由于其结构简单，体积小，节省物流成本，因此在物流领域的应用越来越普遍。
但是，由于纸箱的结构弱，受载重量较小，如何提高其质量并增加其负荷，以满足用户的需求已经成为一个研究的热点。
当前，科学技术的进步极大地丰富了瓦楞纸箱强度研究的方法。
仿真分析及实验研究深刻地改变了瓦楞纸箱强度研究的范式，由此提高了研究的精确度。
本文阐述了以瓦楞纸箱为研究对象，基于静态仿真分析和试验研究，研究瓦楞纸箱强度的重要性及研究进展概况。
一、介绍瓦楞纸箱是一种常用的包装材料，它以其结构简单、体积小，具有节省物流成本等特点，已经成为运输各种物品的容器。
但是，纸箱的结构弱，受载重量较小，如何提高其质量并增加其负荷，以满足用户的需求已经成为一个研究的热点。
因此，研究瓦楞纸箱强度问题已经成为运输包装领域研究的热点。
研究瓦楞纸箱的强度，不仅要考虑其材料的强度和刚度，还要考虑结构的强度和刚度。
为了研究瓦楞纸箱的强度，可以采用静态仿真分析和试验研究的方法。
二、静态仿真分析1.究方法：为研究瓦楞纸箱的强度，首先建立三维模型，采用有限元分析方法进行静态仿真分析，研究箱外框及内芯结构对强度性能的影响，以及结构参数对强度性能的影响。
2.究内容：基于三维模型，采用有限元分析方法，研究瓦楞纸箱的箱体和内芯结构，分析不同的类型瓦楞纸箱的结构参数及其影响瓦楞纸箱的强度性能。
三、试验研究1.究方法：为了更清楚地研究瓦楞纸箱的强度性能，采用试验研究方法。
2.究内容：针对不同结构类型的瓦楞纸箱，制定不同负荷模式（压缩模式、拉伸模式、偏心模式等），研究不同结构参数、内芯结构、相互关系和外界因素（负荷类型、负荷比例等）对瓦楞纸箱强度的影响。
四、结论本文介绍了瓦楞纸箱强度的研究方法和研究内容，研究了基于静态仿真分析和试验研究，研究瓦楞纸箱强度的重要性及研究进展概况，以期能为增强瓦楞纸箱强度提供参考。
瓦楞纸箱强度的静态仿真分析及试验研究
瓦楞纸箱强度的静态仿真分析及试验研究随着物流和运输行业的发展，如何研究和提高物品的运输安全，以及如何优化材料和设计以提高行业效率，已经成为行业中重要的课题。
瓦楞纸箱具有轻重质、折叠式、低成本、可回收、易处理等特点，已经成为行业中广泛运用的包装材料和输送工具，因此，研究瓦楞纸箱的强度表现对物流行业和运输安全至关重要。
为了优化瓦楞纸箱的表现，本研究利用静止仿真技术和实际试验相结合的方法，来研究瓦楞纸箱的性能特征和结构特征，并进行结构优化。
首先，本研究从分析设计和分析模型两个方面进行了分析。
在分析模型方面，通过把纸箱折叠结构模型拆分成多个边缘单元，然后使用有限元分析方法建立纸箱的数学模型，从而预测其结构强度及相应的受力分布，例如应力、应变等。
在分析设计方面，借助计算机软件，较为准确地预测了空间复杂的瓦楞纸箱模型的强度以及受力特征，提高了研究的准确性。
接下来，本研究利用相关抗压试验设备，对纸箱进行抗压试验，以确认试验模型的准确性，并与仿真结果进行了比较，最终达到对纸箱安全性能进行预测和改善的目标。
最后，本研究采用结构优化技术，当试验验证了仿真模型的准确性后，对瓦楞纸箱的结构进行了优化，即优化纸箱的厚度和尺寸，以达到最大的强度以满足具体性能要求。
以上为本研究的主要内容，结果表明，采用静止仿真技术和试验
相结合的方法，可以有效地评估瓦楞纸箱强度，并对其结构进行优化，以保证其安全性和可靠性。
本研究不仅可以改善物流行业中瓦楞纸箱的运输安全和效率，同时也可为运输材料和设计提供参考和指导意义，以达到节约物资和提高行业效率的目的。
- 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)。
瓦楞结构材料瓦楞方向静力学性能的研究瓦楞结构材料,因其无污染、可再生、质量轻、刚度好、缓冲吸能、易加工成型、可回收且成本低廉,在造船、汽车、建筑、航空航天、铁路运输和包装等行业有着广泛的应用。
目前对瓦楞结构材料的研究主要集中在平压方向的力学性能上,而在实际应用中瓦楞结构材料常在其瓦楞方向上承载。
因此研究瓦楞结构材料瓦楞方向的力学性能,对于促进其应用具有十分重要的意义。
瓦楞结构材料是由瓦楞芯材和面材复合而成。
根据瓦楞形状不同,瓦楞可分为U、V和UV形。
瓦楞楞型有A、C、B和E型。
通过静态拉伸试验对瓦楞原纸的物理性能进行了测定,得到相关物理参数,为有限元模拟提供基材的力学参数。
对瓦楞结构材料进行静态压缩试验,验证有限元模型的可靠性。
建立不同种类的瓦楞结构材料的有限元静力学分析模型,并使用试验结果验证模型的可靠性。
基于此,通过能量效率法分别研究不同楞型和楞形瓦楞结构材料的力学性能,深入分析它们对瓦楞结构材料瓦楞方向静力学性能的影响。
不同楞型、楞形和壁厚的瓦楞结构材料,瓦楞方向的变形模式都是呈现自上而下的折曲变形,应力应变曲线形态都是由弹性、屈服、平台和密实化四个阶段组成,能量效率曲线都是呈现先增大后减小的变化趋势。
对于任一楞型的瓦楞结构材料,瓦楞方向的初始峰应力、平均抗压强度、最大能量吸收效率、密实化单位体积能量吸收和密实化比能量吸收随着壁厚的增大而增大。
对于任一壁厚的瓦楞结构材料,A、C、B和E楞瓦楞的初始峰应力、平均抗压强度、密实化单位体积能量吸收和密实化比能量吸收依次增大。
对于
U、V和UV任一楞形的瓦楞结构材料,其瓦楞方向的初始峰应力、平均抗压强度、最大能量吸收效率、密实化单位体积能量吸收和密实化比能量吸收随着壁厚的增大而增大。
它们之间的相互关系,可拟合为一定的关系曲线,基于计算结果给出了相关经验公式。
对于任一壁厚的瓦楞结构材料,U、V和UV形瓦楞的初始峰应力、平均抗压强度、密实化单位体积能量吸收和密实化比能量吸收总是呈现出V形瓦楞
最小,U形瓦楞最大,UV形瓦楞介于两者之间的规律。
综上所述,楞型、楞形和壁厚对瓦楞结构材料瓦楞方向的静力学性能,影响较大,相关
规律可以为瓦楞结构材料在缓冲包装设计方面提供指导性参考与帮助。