本科毕业论文:蜂窝纸板的缓冲性能分析及结构设计
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不同预压程度下蜂窝纸板动态缓冲特性的研究刘晶,刘乘,陈满儒(陕西科技大学设计与艺术学院,西安710021)[摘要] 对蜂窝纸板进行不同程度的预压缩处理,并对经处理后的蜂窝纸板特性进行动态冲击试验研究,利用动态缓冲试验软件得到了最大加速度-静应力系G m-δst、缓冲系数-最大应力C-δm特性曲线。
实验结果表明:预压缩程度的大小对蜂窝纸板的冲击缓冲特性有一定的影响,蜂窝纸板不适合应用在承受多次冲击压缩的场合【1】。
关键词:蜂窝纸板;动态缓冲特性;预压Research on Dynamic Cushioning Properties of Different Degrees Pre-compressed Honeycomb PaperboardLIU Jing,LIU Cheng,Chen Man-ru(Shannxi University of Science & Technology,Xi'an 710021,China)Abstract:Different degrees of pre-compression was made to honeycomb paperboards,study their dynamic cushioning e software to get the continuous G m-δst and G m-δst curves. From the test we know that:Different degrees of pre-compression have certain effects on the dynamic cushioning properties,it cannot be used in the place where more impact would be happened.Key words:Honeycomb paperboard;Dynamic cushioning property;Pre-compression蜂窝纸板是一种粘弹性缓冲包装材料,具有优良的缓冲防震性能【2】。
蜂窝纸板的缓冲性能分析及结构设计包装工程05-2班王腾飞指导教师:李连进内容摘要:蜂窝纸板是一种新型的包装材料,有着良好的应用前景。
本文根据蜂窝纸板的基本结构特征和隔振缓冲的原理,将蜂窝纸板与其他常用的隔振缓冲材料进行了比较,得到了蜂窝纸板的隔振缓冲特点。
通过压缩实验,获得了蜂窝纸板的应力与应变之间关系的曲线,实验结果表明蜂窝纸板在压缩过程中,会出现明显的弹性变形、弹塑性变形、塑性坍塌和密实化四个阶段。
蜂窝纸板在弹性变形阶段具有隔振功能,在弹塑性变形和塑性坍塌阶段具有缓冲功能。
通过改变蜂窝纸板实验的压缩速度,测量了不同变形速率下的应力与应变之间关系的曲线,分析了压缩变形速率对蜂窝纸板缓冲性能的影响。
基于实验数据建立了蜂窝纸板的本构关系的动态模型,进行了蜂窝纸板的动态模型的参数识别。
参数表明动态模型同实验数据的吻合程度良好,使实验测量的数据具有普遍意义;同时,根据蜂窝纸板的性能特点和实验结果,提出了蜂窝纸板包装结构的最优设计方法,这对隔振缓冲包装设计具有参考价值。
关键词:蜂窝纸板;缓冲性能;应力—应变曲线;力学模型1绪论1.1 蜂窝纸板的现状与发展趋势蜂窝纸板至今已有近70年的发展历史,最早用在军事上。
例如,在第二次世界大战时,用作降落伞空投的落下工具,主要起缓冲作用,使降落的空运货物在落地时尽量少受损伤;进而,到了20世纪五、六十年代,发达国家将蜂窝纸板应用于建材、包装等领域[1]。
在我国,航天工业部门首先引进蜂窝技术制造航天和航空材料,并逐步民用领域推广,经过长期反复的研制,在80年代初取得成功。
实践证明,蜂窝技术是一项具有很高实用价值的科学技术[2]。
上世纪末以来,为保护环境和防止植物害虫的扩散传播,美国、加拿大、英国等先进国家先后颁布法令,禁令木质包装材料入境,这限制了我国货物的出口。
1999年6月,欧盟15国实行紧急措施,防止中国产品木质包装中携带的虫害在欧盟扩散。
实际限制木质包装禁令导致我国外贸出口在1998年10月就开始下降,解决木质包装问题已迫在眉睫。
蜂窝纸板参数范文蜂窝纸板是一种由纸浆制成的轻质、坚固且可循环利用的材料。
它由三层结构组成,中间是以六边形蜂窝状排列而成的纸浆芯层,两侧是一层纸浆面层,通常用以保护和包装易碎物品。
蜂窝纸板不仅具有良好的冲击吸能性能,还具备一定的绝缘性能和耐水性能,因此在各个行业中被广泛应用。
一、蜂窝纸板的基本参数1.板厚蜂窝纸板的厚度可以根据不同的使用需求和物品特性来进行定制。
通常可以选择2mm、3mm、4mm等不同厚度的纸板。
2.纸浆原料蜂窝纸板通常由纸浆制成,纸浆的原料可以是回收纸张、废报纸和木浆等。
这些原料都经过特殊处理后,再经过加工而成。
3.材质密度蜂窝纸板的密度是指单位体积内所含纸浆的质量。
不同的密度可以根据不同的需要来选择,一般常见的密度为140-300g/m³。
4.规格尺寸蜂窝纸板的规格尺寸可以根据客户的具体要求来定制。
常见的规格包括纸板长度、宽度和厚度等,并且可以根据客户需要进行裁剪和折叠。
二、蜂窝纸板的性能特点1.耐冲击性蜂窝纸板的蜂窝状结构赋予了其出色的耐冲击性能。
蜂窝纸板能够有效吸收冲击力量,保护包装物品免受外部撞击的影响。
2.轻质坚固蜂窝纸板非常轻便,但却具有高强度和刚性,能够在承受压力的同时保持结构的稳固性。
因此,蜂窝纸板可以实现轻量化包装,减少运输成本。
3.高温耐性蜂窝纸板具有一定的耐高温性能,可以在一定温度范围内保持稳定性,不会因高温引起变形或损坏。
4.环保可循环利用蜂窝纸板是由纸浆制成,纸浆是可持续资源,可以通过回收再生利用。
蜂窝纸板在使用过程中,可以进行回收处理,降低资源浪费和环境污染。
5.抗压性能蜂窝纸板的蜂窝状结构使得其具有较好的抗压能力。
蜂窝纸板可以承受一定的压力而不会破裂或损坏。
6.防潮性蜂窝纸板通过特殊处理可以具备一定的防潮性能,对于一些易受潮物品的包装具有一定的保护作用。
三、蜂窝纸板的应用领域1.包装行业蜂窝纸板被广泛用于各种包装需求,例如电子产品、玻璃、陶瓷、酒类等易碎物品的包装,可以有效保护物品在运输过程中的安全性。
第44卷第2期航天返回与遥感2023年4月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING33基于蜂窝纸板的系留平台缓冲分析与试验朱九英1黄锦辉2米红林1王泽贵1王晓栋1(1 上海电子信息职业技术学院,上海201411)(2 采埃孚(中国)投资有限公司,上海200031)摘要为保证系留气球平台在空投着陆中的安全,必须对其中的压力气瓶进行缓冲分析与实验。
文章采用蜂窝纸板作为气瓶缓冲材料,采用LS-DYNA软件,并依据蜂窝纸板实际参数处理材料模型,仿真分析了在不同蜂窝纸板厚度、不同跌落速度和不同着陆姿态下的缓冲过程。
根据仿真结果,设计了蜂窝纸板缓冲结构和加速度检测模块,采用吊车起吊跌落进行了实验验证。
仿真分析和实验结果均表明,蜂窝纸板厚度为500mm,跌落速度低于10m/s时,气瓶缓冲后加速度低于20g n,可满足空投着陆应用要求。
文章基于LS-DYNA的蜂窝纸板缓冲有限元分析是可行的,研究结果对于气瓶类装备的着陆缓冲结构设计有参考价值。
关键词蜂窝纸板系留平台隔振缓冲有限元仿真跌落冲击回收着陆中图分类号: V445.4文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2023)02-0033-10DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2023.02.004Cushioning Analysis and Test of Tethered Platform Based onHoneycomb CardboardZHU Jiuying1HUANG Jinhui2MI Honglin1WANG Zegui1WANG Xiaodong1(1 Shanghai Technical Institute of Electronics & Information, Shanghai 201411, China)(2 ZF (China) Investment Co., Ltd., Shanghai 200031, China)Abstract In order to ensure the safety of the air-drop landing of the tethered balloon platform, the cushioning analysis and test must be conducted on the high-pressure cylinders in it. In this paper, honeycomb cardboard is used as the cushioning material of the gas cylinder, and the cushioning processes under different thicknesses of honeycomb cardboard, different fall speeds, and different landing attitudes are simulated and analyzed by LS-DYNA software using the material model parameters according to the actual honeycomb paperboard. Based on the simulation results, the cushioning structure of honeycomb cardboard and the acceleration detection modules are designed, and the test verification is carried out through a crane. Both simulation analysis and test results show that when the thickness of honeycomb cardboard is 500mm and the fall speed is lower than 10m/s, the acceleration of the gas cylinder after cushioning is lower than 20g n, which can meet the requirements of air-drop landing applications. The study shows that the finite element analysis of honeycomb cardboard cushioning based on LS-DYNA is feasible, and the research results have reference values for the design of the landing cushioning structure of gas cylinder-type equipment.收稿日期:2022-07-14基金项目:上海电子信息职业技术学院专项项目(Z22105)引用格式:朱九英, 黄锦辉, 米红林, 等. 基于蜂窝纸板的系留平台缓冲分析与试验[J]. 航天返回与遥感, 2023, 44(2): 33-42.ZHU Jiuying, HUANG Jinhui, MI Honglin, et al. Cushioning Analysis and Test of Tethered Platform Based on34航天返回与遥感2023年第44卷Keywords honeycomb paperboard; tethered balloon platform; vibration isolating and cushioning; finite elements simulation; airdrop impact; recovery and landing0 引言系留气球被广泛应用于通信、观测、探测等领域。
裕茂包装为了保证蜂窝纸类包装制品的纸箱自身的强度能够应对在储运环境中造成的危害,这就需要对纸箱进行一个全面的设计和模拟试验,以达到有效的保护产品。
在进行纸箱结构设计时,应对纸箱防震方面主要有以下几个方面:1.护角:开发纸箱的护角,种类繁多;有折叠的护角,也有粘合的护角。
一般都是根据产品的外观形状设计出和产品结合在一起的护角。
使用护角的产品,很多都是质量较高的产品,所以在设计时需要考虑纸箱的整体抗压和防冲击以及共振的影响。
2.瓦楞垫片:垫片是在纸箱运输过程中最常见的一种应对共振和冲击对产品造成伤害的防护措施。
并且垫片结构简单,容易生产;特别适合一些形状较规则的产品的保护。
3.瓦楞格栅:格栅用于小型物品的分隔包装,一般配合纸箱一起使用。
对纸箱隔栅的设计一定要紧凑;有效的固定产品在隔栅内,使其不发生碰撞。
用于金属镀膜物品的包装时,效果显著。
适当的瓦楞隔栅还可以提高纸箱整箱的抗压强度。
当然,纸箱的隔栅也用于对物品的分隔,比单件产品分别包装更节约成本。
4.单面瓦楞纸:在对玻璃产品的包装时,采用较多的一种包装方式。
配合纸箱护角一起使用,效果显著。
利用单面瓦楞纸的延展性能,适合圆柱型的玻璃制品的包装。
在选择单面瓦楞纸做产品保护时,根据不同的产品重量可以采取不同的瓦楞楞型,能够有效的防止共振对产品造成的伤害。
5.悬空包装纸箱:对这一类包装,可以由纸箱配合护角制成,也可以完全由瓦楞纸板成箱。
这类纸箱因其独特的结构设计,可以使得产品在纸箱内能够得到一个类似悬浮的空间,能够有效的应对产品在运输环境中造成的伤害。
这类纸箱既可以作为纸箱的运输包装也可以作为纸箱的销售包装。
因其成本较高,适合于附加值较高的产品的包装。
在纸箱的结构设计时,不论采用哪一种纸箱的防震方法,一定都得遵循纸箱结构设计六步法;对客户进行全面的调研,掌握物流和储运环境;设计中采用适当的材料和防护类型等等。
设计完成后需要对样箱进行诸如共振、跌落和抗压的试验,在模拟计算出产品在储运过程中环境的危害,检查产品是否能够得到有效的保护。
蜂窝纸包缓冲包装综述解析蜂窝纸包缓冲包装的结构由两层纸包蜂窝纸板构成。
蜂窝纸板是一种由纸板和蜂窝纸层交替叠压而成的材料,形成了类似蜂窝的结构,因此得名。
这种结构使得蜂窝纸包缓冲包装具有很高的强度和刚性,同时还具有较轻的重量和杰出的缓冲性能。
蜂窝纸包缓冲包装具有许多出色的性能。
首先,它具有很高的抗冲击性能。
由于蜂窝纸板的结构,它能够吸收冲击能量,减少外部冲击对包装物的影响。
其次,它具有很高的抗压性能。
蜂窝纸包缓冲包装能够承受较大的压力,在运输和储存过程中保护产品的完整性。
此外,它还具有较好的耐湿性和防静电性能,能够在潮湿的环境中保持稳定性,同时也能够防止静电对产品的损害。
蜂窝纸包缓冲包装在各个领域都有广泛的应用。
首先,在电子产品的包装中,它可以用于手机、平板电脑、显示屏等产品的包装和运输,能够提供良好的缓冲和防护效果。
其次,在家具和家居产品的包装中,它可以防止家具在运输过程中被损坏。
此外,它还可以用于食品等易碎品的包装,保证产品的完整性和质量。
虽然蜂窝纸包缓冲包装在很多方面都有优势,但也存在一些局限性。
首先,由于其结构的复杂性,制造成本较高。
其次,蜂窝纸包缓冲包装的承重能力有限,对于比较重的产品可能不够。
此外,蜂窝纸包缓冲包装对潮湿环境的适应能力较差,容易受潮而减弱其性能。
总的来说,蜂窝纸包缓冲包装是一种具有独特结构和优越性能的包装材料。
它的使用可以提供良好的缓冲和保护效果,适用于各种产品的包装和运输。
然而,其制造成本较高,承重能力有限,对潮湿环境适应能力较差。
因此,在实际应用中需要综合考虑其特点和优势,选择合适的包装材料。
蜂窝纸板缓冲机理探讨
蜂窝纸板缓冲机理探讨主要涉及两个方面,一是蜂窝缓冲区的形状特性,二是利用蜂窝形状来实现缓冲的方法。
首先,蜂窝缓冲区的形状特性,在蜂窝缓冲区中,采用小弧度的弧面连接各个蜂窝,使蜂窝之间的错动能够发挥出最大的效果;其次,利用蜂窝形状的特点来实现缓冲,即采用蜂窝形状的特性用于绑定物体,比如将箱子、垃圾桶等物体和蜂窝一起用钩子或绳索系在一起,当箱子被推动时,蜂窝形状的孔洞将有效的阻止物体突然停止,从而起到缓冲的作用。
摘要蜂窝纸板是根据自然界蜂巢结构原理制作的,蜂窝纸板以纸作为原材料,绿色环保,来源广泛,对环境的影响较小,是替代发泡塑料的的新型材料。
蜂窝纸板在运输过程中,搬运、装卸、堆码、销售环节产生的冲击和振动等力学因素会对蜂窝纸板的力学性能造成一定的影响,从而提高内装物破损的几率本课题以蜂窝纸板为研究对象,利用改变蜂窝纸板的厚度、实验中重锤的跌落高度使用跌落试验仪,得到蜂窝纸板的动态缓冲曲线最大加速度-静应力曲线(Gm-δm)和最大加速度厚度曲线(Gm-h),并根据所得的曲线得出蜂窝纸板厚度、最大加速度和应力之间的关系,结论是:蜂窝纸板受冲击的最大加速度和静应力、冲击初速度有密切关系,随着静应力的增加,峰值加速度减小,冲击初速度增加,峰值加速度减小,蜂窝纸板的缓冲性能较好。
关键词:蜂窝纸板,动态缓冲特性,跌落高度,压溃ABSTRACTMade of honeycomb honeycomb structure is based on the natural world, honeycomb paper as raw materials, green environmental protection, sources, less impact on the environment, is to replace the plastic foam material. Cellular cardboard in transport process in the, handling, and handling, and heap code, and sales link produced of impact and vibration, mechanical factors will on cellular cardboard of mechanical performance caused must of effect, to improve within loaded real damaged of chances this subject to cellular cardboard for research object, using change cellular cardboard of thickness, and experiment in the heavy hammer of fell height using fell test instrument, get cellular cardboard of dynamic buffer curve maximum acceleration-static stress curve (Gm-δ m) and maximum acceleration thickness curve (Gm-h), And according to the curve drawn honeycomb thickness, maximum acceleration and the relationship between stress, the conclusion is: hit the maximum acceleration of honeycomb paperboard and static stresses, impact velocity is closely related, with the increase of stress, peak acceleration is reduced, increased impact velocity, peak acceleration is reduced, good cushioning properties of honeycomb paperboard.KEY WARDS:Honeycomb cardboard, dynamic cushioning properties, drop height, crushing目录第1章绪论 (1)1.1运输包装 (1)1.1.1运输包装的要求 (4)1.1.2运输包装的形式 (4)1.2蜂窝纸板在运输包装上的应用 (6)1.3国内外蜂窝纸板的研究现状 (7)1.3.1国内蜂窝纸板的研究现状 (7)1.3.2国外蜂窝纸板的研究现状 (7)1.4本课题研究目标 (8)第2章蜂窝纸板综述 (10)2.1蜂窝纸板的定义 (10)2.2蜂窝纸板的结构 (10)2.3蜂窝纸板的发展 (11)2.3.1蜂窝纸板的由来 (11)2.3.2我国蜂窝纸板的起步 (12)2.3.3蜂窝纸板的发展 (12)2.4蜂窝纸板的技术要求 (13)2.4.1材料和尺寸 (13)2.4.2蜂窝纸板的平压强度和静态弯曲强度 (15)2.4.3其他技术要求 (16)2.5蜂窝纸板的制作工艺与应用 (17)2.5.1蜂窝纸板的制作工艺 (17)2.5.2蜂窝纸板的应用 (18)第3章实验设计 (20)3.1实验目的 (20)3.2实验原理 (20)3.3实验仪器 (23)3.3.1实验仪器介绍 (23)3.3.2系统功能 (24)3.3.3系统构成 (24)3.3.4实验仪器特点 (25)3.4实验内容 (26)3.4.1准备阶段 (26)3.4.2实验步骤 (27)第4章实验结果及数据分析 (29)4.1实验结果 (29)4.2数据分析 (31)第5章总结 (36)参考文献 (37)致谢 (39)诚信声明第1章绪论1.1运输包装运输包装,是为了降低在运输流通的过程中各种外界因素对产品造成的损坏,以保障被包装产品的安全,也为了方便储运与装卸,加速交接点验节省劳动必要时间,人们将包装中以运输储运为主要目的的包装成为运输包装,又被称为外包装,其主要作用在于保护商品免受或减轻外部因素所造成的伤害,防止在储运过程中发生货物的损坏,并最大限度地避免在运输过程中各种外界条件对商品可能产生的影响,方便产品的检验、计数和分拨。
二次加载时蜂窝纸板的缓冲性能研究
王保升;张丽
【期刊名称】《包装工程》
【年(卷),期】2011(32)15
【摘要】依据蜂窝纸板初次压缩应力-应变曲线,设计了预压方案,研究了二次加载时蜂窝纸板的静态缓冲性能,并与初次加载时的缓冲性能进行了对比分析。
结果表明:弹性预压对二次加载时缓冲系数曲线影响较小,塑性平台预压对缓冲系数曲线的影响较为显著;蜂窝纸板的最小缓冲系数随着预压量的增大而线性增大;弹性预压下,缓冲系数稳定时的应变随预压量的增加而增大,而塑性平台预压下,则随预压量的变大而减小;缓冲系数的波动幅度随预压量增加而逐渐减小,预压至塑性平台时,波动消失。
研究为蜂窝纸板在多次冲击状况下的应用提供了理论基础。
【总页数】4页(P62-65)
【关键词】蜂窝纸板;缓冲性能;二次加载;预压
【作者】王保升;张丽
【作者单位】南京工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB484.1;TB487
【相关文献】
1.蜂窝纸板承载缓冲性能研究进展 [J], 牟信妮
2.蜂窝纸板二次加载缓冲性能研究 [J], 李厚民;杨晓云;卢宸华
3.一种新型蜂窝纸板包边工艺及其制品缓冲性能研究 [J], 李光;樊明
4.基于物流过程的蜂窝纸板缓冲性能研究进展 [J], 吴月;王桂英
5.蜂窝纸板动态缓冲性能分析研究 [J], 曾克俭;刘珊
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蜂窝纸板的缓冲性能分析及结构设计包装工程05-2班王腾飞指导教师:李连进内容摘要:蜂窝纸板是一种新型的包装材料,有着良好的应用前景。
本文根据蜂窝纸板的基本结构特征和隔振缓冲的原理,将蜂窝纸板与其他常用的隔振缓冲材料进行了比较,得到了蜂窝纸板的隔振缓冲特点。
通过压缩实验,获得了蜂窝纸板的应力与应变之间关系的曲线,实验结果表明蜂窝纸板在压缩过程中,会出现明显的弹性变形、弹塑性变形、塑性坍塌和密实化四个阶段。
蜂窝纸板在弹性变形阶段具有隔振功能,在弹塑性变形和塑性坍塌阶段具有缓冲功能。
通过改变蜂窝纸板实验的压缩速度,测量了不同变形速率下的应力与应变之间关系的曲线,分析了压缩变形速率对蜂窝纸板缓冲性能的影响。
基于实验数据建立了蜂窝纸板的本构关系的动态模型,进行了蜂窝纸板的动态模型的参数识别。
参数表明动态模型同实验数据的吻合程度良好,使实验测量的数据具有普遍意义;同时,根据蜂窝纸板的性能特点和实验结果,提出了蜂窝纸板包装结构的最优设计方法,这对隔振缓冲包装设计具有参考价值。
关键词:蜂窝纸板;缓冲性能;应力—应变曲线;力学模型1绪论1.1 蜂窝纸板的现状与发展趋势蜂窝纸板至今已有近70年的发展历史,最早用在军事上。
例如,在第二次世界大战时,用作降落伞空投的落下工具,主要起缓冲作用,使降落的空运货物在落地时尽量少受损伤;进而,到了20世纪五、六十年代,发达国家将蜂窝纸板应用于建材、包装等领域[1]。
在我国,航天工业部门首先引进蜂窝技术制造航天和航空材料,并逐步民用领域推广,经过长期反复的研制,在80年代初取得成功。
实践证明,蜂窝技术是一项具有很高实用价值的科学技术[2]。
上世纪末以来,为保护环境和防止植物害虫的扩散传播,美国、加拿大、英国等先进国家先后颁布法令,禁令木质包装材料入境,这限制了我国货物的出口。
1999年6月,欧盟15国实行紧急措施,防止中国产品木质包装中携带的虫害在欧盟扩散。
实际限制木质包装禁令导致我国外贸出口在1998年10月就开始下降,解决木质包装问题已迫在眉睫。
当时,我国对美国出口的货物约有一半采用木质包装,如果采用熏蒸办法,其费用十分昂贵。
因此,我国不得不考虑尽快开发出适合我国国情和出口需要的新型包装材料,加速推出代木包装材料,而蜂窝纸板是理想材料,成为推广应用的热点[3]。
蜂窝纸板作为一种新型的节约资源、保护生态环境、成本低廉的包装材料,具有轻、强、刚、稳四大优点,体现了全新的包装理念。
蜂窝纸板在包装领域有着良好的发展和应用前景。
在国际上,上世纪60年代就已开始研制蜂窝纸板生产技术。
目前,我国也已有大批量连续生产技术和生产设备,蜂窝纸板企业发展有数百家,形成了具有一定生产能力的包括原辅材料、生产设备及蜂窝纸板、托盘、包装箱衬垫隔板等产业相互配套的一代新兴行业,已经形成了一定的生产规模[4]。
1.2 蜂窝纸板在运输包装中的应用蜂窝纸板的大量应用在包装、建筑、储运等领域,另外在家具、装饰、广告、殡葬、农业中也有一定的应用[5]。
目前,我国的蜂窝纸板主要用于运输包装,尤其是用于家电行业的出口包装。
蜂窝纸板在运输包装中的应用主要有四方面:(1)托盘由于蜂窝纸板有较高的平面抗压强度,所以蜂窝纸板可以用于托盘的上下铺板,也可以用作托盘的纵梁或垫块,这就要按纵梁或垫块的标准尺寸由几层较厚的蜂窝纸板组合加工而成。
由于蜂窝托盘脚是由蜂窝纸板粘贴而成的,脚的承载面积要比托盘的面积小的多,所以降低了蜂窝托盘的承载能力。
为了提高蜂窝托盘的承载能力,可在蜂窝纸芯中浸渍树脂或采用木块与母板通过螺栓联结。
蜂窝纸板托盘与木制托盘相比,重量轻,也有较高的强度。
目前,我国在港口、码头、仓库等所使用的托盘多为木材制品,年需求量很大。
若能够使用蜂窝纸板托盘,每年可以节约百分之九十的木材,而且使用这种蜂窝纸板托盘,可以降低运输搬运费用,并可以回收再利用[6]。
(2)缓冲衬垫缓冲衬垫作为内装货物和包装箱的中间介质,主要作用是吸收冲击能量,延长内装货物承受冲击脉冲的作用时间。
蜂窝纸板的蜂窝夹芯结构使其缓冲性能优于瓦楞纸板,可采用全面缓冲或局部缓冲的形式来保护内装货物。
用蜂窝纸板制成的缓冲衬垫具有较强的缓冲性能,用于仓储和运输工具中的堆积货物之间,可以承受每立方米20吨的重量。
用蜂窝纸板制成的缓冲垫可以代替常用的聚苯乙烯泡沫塑料缓冲垫,从而有利于保护环境、防止污染。
蜂窝纸板作为缓冲衬垫的主要形式有:单面蜂窝纸板、冲压和冲孔。
单面蜂窝纸板只在一面粘贴面纸,另一面无面纸。
作为缓冲衬垫时有面纸的一面与外包装内壁粘合,无面纸面与产品接触。
这种形式主要用作贵重的玻璃、陶瓷等产品的包装;冲压是将蜂窝纸板按产品的外形冲压后,将产品放入冲压槽内的缓冲包装形式;冲孔是将蜂窝纸板按产品的外形,用模具冲出孔洞,而后与蜂窝底板粘合,其底部没有受压,所以缓冲性能优于冲压性能。
(3)包装箱蜂窝纸板同瓦楞纸板一样可加工成纸箱,一般只能用较薄的蜂窝纸板来做纸箱。
用蜂窝纸板制成包装箱,是易碎、怕振、怕压物品的理想包装,特别对玻璃、陶瓷制品的包装具有明显的效果[7]。
由于蜂窝纸板的刚度、厚度大,所以蜂窝纸箱从成型形式上来看主要有粘贴成型、折叠成型、铆接成型、插入成型。
粘贴成型是由多块蜂窝纸板面边粘贴成型后,在棱边内外粘贴牛皮纸固定而成型的,这种蜂窝纸箱主要是手工成型,粘合强度不高,易脱底,适合于电子仪表等较轻的产品包装;折叠成型是蜂窝纸板经裁切、压痕、施胶、折叠、干燥成型为箱体,箱底和箱盖由胶带缝合而成蜂窝纸箱的成型方式,这种纸箱棱边的粘合面积大、强度高,适合重量大的产品包装;铆接成型是使用角铁在蜂窝纸板棱结合处、或铁皮在接缝处通过螺栓将蜂窝纸板连接成型的一种成型方式,该种纸箱具有极强的抗压强度,适用于大型出口设备的包装;插入成型是将蜂窝纸箱相连的面分别裁切成榫头和榫孔后,胶合而成;与瓦楞纸复合型,若以瓦楞纸箱作为箱体,箱内上下四壁用蜂窝纸板做衬垫,可以提高包装箱的防震、抗压、保湿、抗戳穿能力和承载能力。
(4)角撑、护棱等附件蜂窝纸板作为局部缓冲包装的角撑、护棱、隔衬、夹衬和挡板的作用与缓冲衬垫类似,只是作用部位不同而已。
角撑和护棱用在单元包装之间,可以保护单元包装外楞不受损坏。
同时可防止单元与单元之间、单元与运输工具之间的碰撞与摩擦损坏。
而隔衬、夹衬和挡板主要是防止运输工具或托盘对产品集合单元的损坏[8]。
1.3 本文的主要工作在产品的装卸、运输、存储过程中,产品受到振动和冲击载荷的作用具有相当的普遍性,因包装不善所造成的经济损失也很严重,隔振缓冲是现代运输包装领域所必需解决的一个重要问题。
目前,常用泡沫塑料、蜂窝纸板和纸浆模塑等作为隔振缓冲的包装材料使用,性能较好的泡沫塑料材料受到绿色环保的限制,使用的范围有逐渐缩小的趋势,而我们对蜂窝纸板和纸浆模塑材料的力学特性了解甚少,有必要研究蜂窝纸板和纸浆模塑材料的隔振缓冲效果。
因此,我们选取蜂窝纸板产品作为隔振缓冲包装的研究对象,分析其在装卸和运输过程中的流通环境和隔振缓冲要求,研究蜂窝纸板的应力-应变曲线受压缩速度的影响,提出建立蜂窝纸板的力学模型,认识蜂窝纸板材料的应力-应变曲线离散分布,进而,通过现有蜂窝纸板材料的测量,研究蜂窝纸板材料作为隔振缓冲材料使用的最佳纸板厚度和蜂窝结构,预测材料的隔振缓冲性能。
通过实验获得必要的测试数据,为今后的产品的运输包装设计提供必要的数据,利于正确地设计产品的运输包装结构,减少包装材料的利用量,从而达到降低成本和保护环境的目的。
这对隔振缓冲包装的设计和工程实用具有现实的意义,这也是隔振缓冲包装设计和运输包装领域的重要研究所在。
本文的主要工作:(1)查阅相关课题研究文献和各项实验标准,总结蜂窝纸板缓冲性能的研究方法。
设计本课题需要的实验内容,准备实验设备及试样,为实验工作做好准备。
(2)制取蜂窝纸板测试实验的试样,分别对其进行不同速度下的动静态压缩实验,获得有效的实验数据;分析和整理实验结果,研究压缩变形速度对蜂窝纸板性能的影响,得出蜂窝纸板的隔振缓冲性能。
(3)建立蜂窝纸板的本构关系的动态模型,进行蜂窝纸板的动态模型的参数识别,分析动态模型参数与实验数据的吻合程度。
(4)利用蜂窝纸板的结构和性能特点,根据它的缓冲性能设计和优化蜂窝纸板的包装结构。
2蜂窝纸板的结构及其主要特点2.1 蜂窝纸板的结构和加工工艺2.1.1 蜂窝纸板的结构蜂窝纸板是具有规范夹层结构的纸基板材。
蜂窝纸板由芯纸和面纸构成,芯纸由多层纸按照一定的规律粘贴之后拉伸而成,主要承受剪应力;面纸有上下两层,由相同材质、相同厚度的板材构成,主要承受弯矩和扭矩。
蜂窝纸板上、下两层为面纸(或纸板),中间为自然蜂窝状的芯纸,用一定的胶粘剂将芯纸粘合在两层面纸之间,形成3层状结构。
蜂窝纸板失效的主要形式是压溃,致使失去刚性,而蜂窝纸箱的抗压强度则直接与蜂窝纸板的侧压强度有关。
影响蜂窝纸板承受侧压载荷的主要因素有:蜂窝纸板的蜂窝孔内径、面纸与芯纸的厚度、粘接强度[9]。
蜂窝纸板所用蜂窝夹芯根据平面投影可为正六边形、矩形、有加强带的六角形、正弦曲线形等,如图2-1所示[10]。
在诸多形状中,有加强带的六角形蜂窝的强度最高,其次是正六边形蜂窝。
(a) 正六边形 (b) 菱形 (c) 矩形(d) 正弦曲线形 (e) 加强带六角形图2-1 蜂窝芯的形状(a ) (b ) (c )图2-2 不同孔径比蜂窝孔径比d d i /1=,图2-2a 为拉满时的正六边形蜂窝,1=i ;图2-2b 为欠拉伸蜂窝,10<<i ;图2-2c 为过拉伸蜂窝,3/21<<i 。
蜂窝纸板的厚度变化主要靠增加或减少蜂窝芯纸的厚度来实现[11]。
蜂窝纸板的面纸厚度、蜂窝芯纸的厚度、蜂窝芯柱的高度和芯柱孔的内径,都可以根据纸板的不同用途而决定[12]。
2.1.2 蜂窝纸板的加工工艺目前,蜂窝纸板的加工工艺主要有拉伸法和直接成型法两种。
(1)拉伸法(间接成形法)工艺流程拉伸成型工艺分为横向涂胶和纵向涂胶两种方式。
以横向涂胶为例其基本工艺过程是:首先在芯纸上涂胶,并将已涂胶的纸带按适当长度切断,再将它们交错层叠,得到具有一定厚度、粘接为一体的芯纸板坯,然后根据待生产的蜂窝纸板厚度,从芯纸板坯上裁切下一定宽度的芯条,将芯条对接成芯板,对芯板进行拉伸获得蜂窝芯板,最后将面纸或其他材料与之复合成为蜂窝纸板。
从加工工艺路线可以看出,蜂窝纸板的生产属于劳动密集型的产业,我国的劳动力资源丰富,劳动力成本低,是适合我国目前的基本国情的,便于在我国推广使用。
不过这种加工工艺,由于在加工过程中原纸没有经过特殊处理,在拉伸时蜂窝纸芯的六边形取决于施胶的宽度、胶水的粘接力和纸的基本力学、物理性能等多种因素。
由于以上种种因素在加工过程中无法精确控制,造成在拉伸过程中出现局部拉伸不足和拉伸过量,导致蜂窝纸芯的形状不够规则,影响产品质量的稳定性,这在一定程度上限制了蜂窝纸板的应用领域和应用范围[13]。