钙塑瓦楞纸板_蜂窝板复合结构缓冲功能实验分析_高德
合集下载
相关主题
- 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)。
∫ ｅ＝ σｄε ０
（１）
钙塑瓦楞 复 合 纸 板、蜂 窝 纸 板 和 复 合 结 构 的 静 态
能量吸收曲线进行模拟，见 图 ５。 图 ５ 可 知，在 应 力 为
０＜σ＜０．０７ ＭＰａ时，钙 塑 瓦 楞 复 合 纸 板、复 合 结 构 和
蜂 窝 纸 板 的 能 量 吸 收 ｅ 都 为 ０．２ ＭＰａ；当 应 力 σ＞
２３０１８
０．０７ ＭＰａ时，钙 塑 瓦 楞 复 合 纸 板、复 合 结 构 和 蜂 窝 纸 板各自的能量 吸 收 能 力 依 次 为：钙 塑 瓦 楞 复 合 纸 板 ＞ 复合结构＞蜂窝纸板。
图 ５ 静 态 压 缩 应 力 －能 量 吸 收 对 比 曲 线 Ｆｉｇ ５ Ｓｔａｔｉｃ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ－ｅｎｅｒｇｙ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ
２３０１６
文 章 编 号 ：１００１－９７３１（２０１４）２３－２３０１６－０４
２０１４ 年 第 ２３ 期 （４５）卷
钙 塑 瓦 楞 纸 板 －蜂 窝 板 复 合 结 构 缓 冲 功 能 实 验 分 析 ＊
高 德１，２，樊 令 强２，冯 军２，卢 富 德２，王 剑 平１
（１．浙江大学 生物与食品工程学院，杭州 ３１００５８；２．浙江大学 宁波理工学院，浙江 宁波 ３１５１００）
值，第 一 次 峰 值 为 ０．１１６ ＭＰａ，第 二 次 峰 值 为
０．１８８ ＭＰａ，第三 次 峰 值 为 ０．２１９ ＭＰａ。 复 合 结 构 的
最大应力是 蜂 窝 纸 板 最 大 应 力 的 １０９．３％，是 钙 塑 瓦
楞纸板最大 应 力 的 ９１．３％，所 以 从 数 据 显 示，复 合 后
关 键 词 ： 钙 塑 瓦 楞 纸 板 ；蜂 窝 纸 板 ；组 合 结 构 ；缓 冲
中 图 分 类 号 ： ＴＢ４８４
文 献 标 识 码 ：Ａ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－９７３１．２０１４．２３．００３
１ 引 言
瓦楞纸板 和 蜂 窝 纸 板 是 包 装 行 业 的 两 种 缓 冲 材 料。对于瓦楞和蜂窝结构的缓冲性能的研究已经有很 多，Ｗａｎｇ［１］等通过实验研究和有 限 元 分 析 方 法 对 蜂 窝 纸板的环境湿度 和 几 何 参 数 进 行 研 究，结 果 表 明 蜂 窝 纸板的动态压缩过程是一个从顶到底的逐渐的压溃过 程。Ｗａｎｇ［２－３］对瓦楞纸板包装系 统 的 冲 击 响 应 做 了 研 究 ，提 出 了 瓦 楞 纸 板 包 装 缓 冲 系 统 的 动 态 响 应 模 型 ，应 用迭代法求解了 动 态 模 型 的 系 数，并 且 将 实 验 值 与 理 论模型值 做 了 对 比，结 果 满 足 工 程 应 用。Ｇｕｏ［４］对 蜂 窝纸板的冲击吸 收 性 能 和 振 动 传 递 性 做 了 研 究，根 据 不同跌落高度和静压力下的蜂窝纸板的峰值加速度变 化规律对蜂窝纸 板 的 冲 击 吸 收 性 做 了 总 结，最 后 对 不 同振动频率 的 蜂 窝 纸 板 的 振 动 传 递 性 做 了 实 验 性 分 析。Ｃａｓｅｒｔａ［５］对 铝 蜂 窝 和 聚 乙 烯 泡 沫 板 复 合 结 构 的 静 态 的 动 态 能 量 吸 收 特 性 做 了 研 究 ，结 果 表 明 ，虽 然 单 独的铝蜂窝结构 具 有 最 高 的 能 量 吸 收 特 性，但 是 在 刚 开始的一段时间里起到缓冲作用的是聚乙烯泡沫板。 Ａｌｌａｏｕｉ［６］把相对湿 度 作 为 影 响 因 素，对 瓦 楞 纸 板 的 力 学 行 为 做 了 分 析 ，结 果 发 现 ，瓦 楞 纸 板 对 相 对 湿 度 的 变 化很敏感。Ｍａｒｔｉｎｅｚ［７］研究 瓦 楞 纸 板 材 料 在 连 续 跌 落 冲击３５次的条件 下 其 缓 冲 性 能 的 变 化，结 果 表 明，当 瓦楞纸板预压９５％，第 一 次 与 最 后 一 次 的 最 大 加 速 度 仅 相 差２０％ ，这 明 显 说 明 比 其 他 缓 冲 材 料 好 。Ｌｕ 等 ［８］
以不同的静 态 压 缩 速 度 对 复 合 结 构 进 行 静 态 压 缩 实
验，得到了复合结构在不同 静 态 压 缩 速 度 下 的 应 力－应
变曲线，建立 了 最 大 应 力－静 态 压 缩 速 度 的 理 论 模 型，
并利用最小二乘 法 识 别 模 型 中 的 参 数，建 立 的 理 论 模
型可以直接应用于缓冲包装设计。
的材料的静态平压性能与蜂窝纸板的静态平压性能相
比 ，平 压 性 能 增 强 了 ；与 钙 塑 瓦 楞 纸 板 的 静 态 平 压 性 能
相 比 ，平 压 性 能 降 低 了 。
３．３ 静 态 压 缩 应 力 －能 量 吸 收 曲 线 分 析
计 算 应 力 －能 量 吸 收 曲 线 的 公 式 为
ε
结果对比 对钙塑瓦楞纸 板、蜂 窝 纸 板 不 和 复 合 结 构 进 行 静 压 实 验 ，得 到 的 应 力 －应 变 对 比 曲 线 如 图 ４。
图 ２ 实 验 仪 器 Ｆｉｇ ２Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ２．３ 静 态 平 压 实 验 方 法 将处理好的实验试样放在电子万能实验机的压头 下进行压缩，直到 复 合 结 构 被 压 溃，记 录 １０ 次 实 验 数 据 ，并 将 １０ 次 实 验 数 据 取 平 均 值 。
以上文献用实验或数值的方法对瓦楞或蜂窝结构 进行了性能表征，这些结构基 本 为 纸 质 结 构，Ｇａｏ［１２］等 对钙塑瓦楞夹芯 结 构 进 行 了 静 态 和 动 态 压 缩 实 验，建 立了钙塑瓦楞纸板的静态压缩和动态压缩理论模型， 为了进一步说明 此 结 构 的 应 用，本 文 对 钙 塑 瓦 楞 纸 板 与蜂窝纸板的组 合 结 构 力 学 性 能 进 行 研 究 分 析，以 获 得定量的根据。
３ 静 态 实 验 结 果 分 析
３．１ 静 态 压 缩 应 力 －应 变 曲 线 实 验 分 析 通过实验，得 到 复 合 结 构 的 静 压 应 力－应 变 曲 线，
如 图 ３。
图 ３ 复 合 结 构 的 应 力 －应 变 曲 线 Ｆｉｇ ３Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｃｏｍｂ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
由图４可以看出，复合 结 构 的 静 压 应 力－应 变 曲 线
出现两次峰值，第一次峰值为０．１５８ ＭＰａ，第二次峰值
为０．２００ ＭＰａ；蜂 窝 纸 板 应 力－应 变 曲 线 出 现 一 次 峰
值，峰值 为 ０．１８３ ＭＰａ；钙 塑 瓦 楞 纸 板 出 现 了 ３ 次 峰
对所 有 试 样 在 环 境 条 件 为 温 度 ２１ ℃、相 对 湿 度 ６４％的条件 下 进 行 温 湿 度 预 处 理。 采 用 标 准 ＧＡＳＴ－ ＭＤ１５９６－７８Ａ 测试组合结构的性能。
＊ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（１１４０２２３２）；国家“十二五”科技支 撑 资 助 项 目（２０１２ＢＡＤ３２Ｂ０２）；浙 江 大 学 宁 波 理 工 学
２ 实 验
２．１ 试 样 的 制 备 试样由钙塑瓦楞纸板和蜂窝纸板组成。对于钙塑
瓦楞纸板的制备则是将钙塑片材和牛皮纸经过钙塑瓦 楞热粘合机组以及上胶机制成。蜂窝纸板是由西安永 诚 蜂 窝 纸 板 有 限 责 任 公 提 供 ，厚 度 为２０ ｍｍ，其 面 纸 和 芯纸分别 是 ３００ｇ／ｍ２ 再 生 挂 面 纸 １００ｇ／ｍ２ 再 生 纸。 钙 塑 －蜂 窝 复 合 结 构 ，如 图 １ 所 示 。 ２．２ 试 样 的 处 理 及 仪 器 的 选 择 ２．２．１ 试 样 的 处 理
卢富德 等：钙塑瓦楞纸板－蜂窝板复合结构缓冲功能实验分析
２．２．２ 实 验 仪 器 的 选 择 静态压缩实验选 择 用 电 子 万 能 实 验 机，如 图 ２ 所
示。
图 １ 钙 塑 瓦 楞 纸 板 －蜂 窝 板 复 合 结 构 图 Ｆｉｇ １ Ｃａｌｃｉｕｍ ｐｌａｓｔｉｃ ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ ｂｏａｒｄ－ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ
由图３可知，在应变０≤ε≤６．８％ 时，复 合 结 构 的 应力应变呈线性关系增加，直 到 最 大 值 ０．１５８ ＭＰａ时
图４ 钙塑 瓦 楞 纸 板、蜂 窝 纸 板 和 复 合 结 构 的 静 压 应
力 来自百度文库应 变 曲 线
Ｆｉｇ ４ Ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｐｌａｓｔｉｃ ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ ｐａｐｅｒｂｏａｒｄ，ｈｏｎｅｙ－
院 项 目 （１１４３６５７Ｇ１４０１）
收 到 初 稿 日 期 ：２０１４－０４－０２
收 到 修 改 稿 日 期 ：２０１４－０５－２８
通 讯 作 者 ：卢 富 德 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕ６７３１５３＠１６３．ｃｏｍ
作 者 简 介 ：高 德 （１９６３－ ），男 ，哈 尔 滨 人 ，教 授 ，博 士 ，主 要 从 事 功 能 缓 冲 材 料 本 构 关 系 。
ｂｏａｒｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ
２３０１７
开始一次屈服。当应变 在 ６％ ≤ε≤１７％ 时，随 着 应 变 的增 大，钙 塑 瓦 楞 纸 板 被 压 溃，应 力 开 始 减 小，直 到 ０．０４１ ＭＰａ，此时的应变为１７％。当应变在１７％≤ε≤ １００％时，完全符合 蜂 窝 纸 板 静 态 压 缩 曲 线 变 化 过 程， 即经过 线 性 弹 塑 性 阶 段、塑 性 坍 塌 阶 段 和 密 实 化 阶 段［１０］，峰值 为 ０．２００ ＭＰａ。 从 图 ３ 上 可 以 看 出，钙 塑 瓦楞纸板－蜂窝纸板复合结构 的 在 静 压 过 程 中，钙 塑 瓦 楞 纸 板 先 被 压 溃 ，进 而 蜂 窝 纸 板 再 被 压 溃 ，但 并 不 是 在 钙塑瓦楞纸板受 压 的 过 程 中 蜂 窝 纸 板 没 有 被 压，从 图 中的虚线和实线 的 对 比 可 以 看 出，复 合 结 构 在 受 压 过 程 中 ，蜂 窝 纸 板 和 钙 塑 瓦 楞 纸 板 同 时 在 变 形 ，只 不 过 钙 塑瓦楞纸板 的 变 形 要 比 蜂 窝 纸 板 变 形 的 速 度 要 快 一 些。 ３．２ 钙 塑 瓦 楞 纸 板 、蜂 窝 纸 板 和 复 合 结 构 的 静 压 实 验
在给定单块瓦楞 纸 板 本 构 关 系 的 基 础 上，用 虚 拟 质 量 法分 析 多 块 瓦 楞 纸 板 串 联 的 情 况 下 的 本 构 关 系。 Ｓｅｋ［９］和 Ｒｏｕｉｌｌａｒｄ［１０］研究预压瓦楞纸板 与 未 预 压 瓦 楞 纸板所组成的复 合 缓 冲 结 构 的 力 学 性 能，当 此 结 构 遇 到较小冲击时，预 压 瓦 楞 纸 板 以 弹 性 变 形 来 吸 收 外 界 能量，未经预压的瓦楞纸板没有达到其塑性变 形；当遇 到大的变形时，未 预 压 的 瓦 楞 纸 板 以 塑 性 变 形 来 吸 收 能量，此复合瓦 楞 结 构 充 分 运 用 预 压 瓦 楞 纸 板 在 冲 击 小时的耗散能量 优 势，未 预 压 瓦 楞 纸 板 在 遇 到 大 的 冲 击载荷会发 生 较 大 变 形 吸 收 外 界 能 量。Ｌｕ［１１］通 过 动 态压缩实验建立了 Ｃ 型瓦楞纸板的静态和动态压缩应 力－应变模型，并且通过实例来 说 明 所 建 立 的 理 论 模 型 可以直接应用于缓冲包装设计。
ｃｏｎｔｒａｓｔ ｃｕｒｖｅ ３．４ 静压速度对复合结构的 应 力－应 变 曲 线 的 变 化 趋
势的影响 分别取 静 压 速 度 为 １２，４８，７２，１００，１２０，１４０，１６０ 和 １８０ ｍｍ／ｍｉｎ，测 试 复 合 结 构 的 应 力 －应 变 关 系 曲 线 ， 得到的结果如图６所示。
摘 要 ： 利 用 万 能 实 验 机 分 别 对 钙 塑 瓦 楞 纸 板 、蜂 窝 纸板和复合结 构 进 行 静 态 压 缩 实 验，得 到 了 对 应 的 静
态应力－应 变 曲 线，进 而 通 过 计 算 得 到 相 应 的 能 量 吸
收－最大应力曲线，并对其曲 线 进 行 了 对 比 分 析。 最 后
（１）
钙塑瓦楞 复 合 纸 板、蜂 窝 纸 板 和 复 合 结 构 的 静 态
能量吸收曲线进行模拟，见 图 ５。 图 ５ 可 知，在 应 力 为
０＜σ＜０．０７ ＭＰａ时，钙 塑 瓦 楞 复 合 纸 板、复 合 结 构 和
蜂 窝 纸 板 的 能 量 吸 收 ｅ 都 为 ０．２ ＭＰａ；当 应 力 σ＞
２３０１８
０．０７ ＭＰａ时，钙 塑 瓦 楞 复 合 纸 板、复 合 结 构 和 蜂 窝 纸 板各自的能量 吸 收 能 力 依 次 为：钙 塑 瓦 楞 复 合 纸 板 ＞ 复合结构＞蜂窝纸板。
图 ５ 静 态 压 缩 应 力 －能 量 吸 收 对 比 曲 线 Ｆｉｇ ５ Ｓｔａｔｉｃ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ－ｅｎｅｒｇｙ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ
２３０１６
文 章 编 号 ：１００１－９７３１（２０１４）２３－２３０１６－０４
２０１４ 年 第 ２３ 期 （４５）卷
钙 塑 瓦 楞 纸 板 －蜂 窝 板 复 合 结 构 缓 冲 功 能 实 验 分 析 ＊
高 德１，２，樊 令 强２，冯 军２，卢 富 德２，王 剑 平１
（１．浙江大学 生物与食品工程学院，杭州 ３１００５８；２．浙江大学 宁波理工学院，浙江 宁波 ３１５１００）
值，第 一 次 峰 值 为 ０．１１６ ＭＰａ，第 二 次 峰 值 为
０．１８８ ＭＰａ，第三 次 峰 值 为 ０．２１９ ＭＰａ。 复 合 结 构 的
最大应力是 蜂 窝 纸 板 最 大 应 力 的 １０９．３％，是 钙 塑 瓦
楞纸板最大 应 力 的 ９１．３％，所 以 从 数 据 显 示，复 合 后
关 键 词 ： 钙 塑 瓦 楞 纸 板 ；蜂 窝 纸 板 ；组 合 结 构 ；缓 冲
中 图 分 类 号 ： ＴＢ４８４
文 献 标 识 码 ：Ａ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－９７３１．２０１４．２３．００３
１ 引 言
瓦楞纸板 和 蜂 窝 纸 板 是 包 装 行 业 的 两 种 缓 冲 材 料。对于瓦楞和蜂窝结构的缓冲性能的研究已经有很 多，Ｗａｎｇ［１］等通过实验研究和有 限 元 分 析 方 法 对 蜂 窝 纸板的环境湿度 和 几 何 参 数 进 行 研 究，结 果 表 明 蜂 窝 纸板的动态压缩过程是一个从顶到底的逐渐的压溃过 程。Ｗａｎｇ［２－３］对瓦楞纸板包装系 统 的 冲 击 响 应 做 了 研 究 ，提 出 了 瓦 楞 纸 板 包 装 缓 冲 系 统 的 动 态 响 应 模 型 ，应 用迭代法求解了 动 态 模 型 的 系 数，并 且 将 实 验 值 与 理 论模型值 做 了 对 比，结 果 满 足 工 程 应 用。Ｇｕｏ［４］对 蜂 窝纸板的冲击吸 收 性 能 和 振 动 传 递 性 做 了 研 究，根 据 不同跌落高度和静压力下的蜂窝纸板的峰值加速度变 化规律对蜂窝纸 板 的 冲 击 吸 收 性 做 了 总 结，最 后 对 不 同振动频率 的 蜂 窝 纸 板 的 振 动 传 递 性 做 了 实 验 性 分 析。Ｃａｓｅｒｔａ［５］对 铝 蜂 窝 和 聚 乙 烯 泡 沫 板 复 合 结 构 的 静 态 的 动 态 能 量 吸 收 特 性 做 了 研 究 ，结 果 表 明 ，虽 然 单 独的铝蜂窝结构 具 有 最 高 的 能 量 吸 收 特 性，但 是 在 刚 开始的一段时间里起到缓冲作用的是聚乙烯泡沫板。 Ａｌｌａｏｕｉ［６］把相对湿 度 作 为 影 响 因 素，对 瓦 楞 纸 板 的 力 学 行 为 做 了 分 析 ，结 果 发 现 ，瓦 楞 纸 板 对 相 对 湿 度 的 变 化很敏感。Ｍａｒｔｉｎｅｚ［７］研究 瓦 楞 纸 板 材 料 在 连 续 跌 落 冲击３５次的条件 下 其 缓 冲 性 能 的 变 化，结 果 表 明，当 瓦楞纸板预压９５％，第 一 次 与 最 后 一 次 的 最 大 加 速 度 仅 相 差２０％ ，这 明 显 说 明 比 其 他 缓 冲 材 料 好 。Ｌｕ 等 ［８］
以不同的静 态 压 缩 速 度 对 复 合 结 构 进 行 静 态 压 缩 实
验，得到了复合结构在不同 静 态 压 缩 速 度 下 的 应 力－应
变曲线，建立 了 最 大 应 力－静 态 压 缩 速 度 的 理 论 模 型，
并利用最小二乘 法 识 别 模 型 中 的 参 数，建 立 的 理 论 模
型可以直接应用于缓冲包装设计。
的材料的静态平压性能与蜂窝纸板的静态平压性能相
比 ，平 压 性 能 增 强 了 ；与 钙 塑 瓦 楞 纸 板 的 静 态 平 压 性 能
相 比 ，平 压 性 能 降 低 了 。
３．３ 静 态 压 缩 应 力 －能 量 吸 收 曲 线 分 析
计 算 应 力 －能 量 吸 收 曲 线 的 公 式 为
ε
结果对比 对钙塑瓦楞纸 板、蜂 窝 纸 板 不 和 复 合 结 构 进 行 静 压 实 验 ，得 到 的 应 力 －应 变 对 比 曲 线 如 图 ４。
图 ２ 实 验 仪 器 Ｆｉｇ ２Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ２．３ 静 态 平 压 实 验 方 法 将处理好的实验试样放在电子万能实验机的压头 下进行压缩，直到 复 合 结 构 被 压 溃，记 录 １０ 次 实 验 数 据 ，并 将 １０ 次 实 验 数 据 取 平 均 值 。
以上文献用实验或数值的方法对瓦楞或蜂窝结构 进行了性能表征，这些结构基 本 为 纸 质 结 构，Ｇａｏ［１２］等 对钙塑瓦楞夹芯 结 构 进 行 了 静 态 和 动 态 压 缩 实 验，建 立了钙塑瓦楞纸板的静态压缩和动态压缩理论模型， 为了进一步说明 此 结 构 的 应 用，本 文 对 钙 塑 瓦 楞 纸 板 与蜂窝纸板的组 合 结 构 力 学 性 能 进 行 研 究 分 析，以 获 得定量的根据。
３ 静 态 实 验 结 果 分 析
３．１ 静 态 压 缩 应 力 －应 变 曲 线 实 验 分 析 通过实验，得 到 复 合 结 构 的 静 压 应 力－应 变 曲 线，
如 图 ３。
图 ３ 复 合 结 构 的 应 力 －应 变 曲 线 Ｆｉｇ ３Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｃｏｍｂ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
由图４可以看出，复合 结 构 的 静 压 应 力－应 变 曲 线
出现两次峰值，第一次峰值为０．１５８ ＭＰａ，第二次峰值
为０．２００ ＭＰａ；蜂 窝 纸 板 应 力－应 变 曲 线 出 现 一 次 峰
值，峰值 为 ０．１８３ ＭＰａ；钙 塑 瓦 楞 纸 板 出 现 了 ３ 次 峰
对所 有 试 样 在 环 境 条 件 为 温 度 ２１ ℃、相 对 湿 度 ６４％的条件 下 进 行 温 湿 度 预 处 理。 采 用 标 准 ＧＡＳＴ－ ＭＤ１５９６－７８Ａ 测试组合结构的性能。
＊ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（１１４０２２３２）；国家“十二五”科技支 撑 资 助 项 目（２０１２ＢＡＤ３２Ｂ０２）；浙 江 大 学 宁 波 理 工 学
２ 实 验
２．１ 试 样 的 制 备 试样由钙塑瓦楞纸板和蜂窝纸板组成。对于钙塑
瓦楞纸板的制备则是将钙塑片材和牛皮纸经过钙塑瓦 楞热粘合机组以及上胶机制成。蜂窝纸板是由西安永 诚 蜂 窝 纸 板 有 限 责 任 公 提 供 ，厚 度 为２０ ｍｍ，其 面 纸 和 芯纸分别 是 ３００ｇ／ｍ２ 再 生 挂 面 纸 １００ｇ／ｍ２ 再 生 纸。 钙 塑 －蜂 窝 复 合 结 构 ，如 图 １ 所 示 。 ２．２ 试 样 的 处 理 及 仪 器 的 选 择 ２．２．１ 试 样 的 处 理
卢富德 等：钙塑瓦楞纸板－蜂窝板复合结构缓冲功能实验分析
２．２．２ 实 验 仪 器 的 选 择 静态压缩实验选 择 用 电 子 万 能 实 验 机，如 图 ２ 所
示。
图 １ 钙 塑 瓦 楞 纸 板 －蜂 窝 板 复 合 结 构 图 Ｆｉｇ １ Ｃａｌｃｉｕｍ ｐｌａｓｔｉｃ ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ ｂｏａｒｄ－ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ
由图３可知，在应变０≤ε≤６．８％ 时，复 合 结 构 的 应力应变呈线性关系增加，直 到 最 大 值 ０．１５８ ＭＰａ时
图４ 钙塑 瓦 楞 纸 板、蜂 窝 纸 板 和 复 合 结 构 的 静 压 应
力 来自百度文库应 变 曲 线
Ｆｉｇ ４ Ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｐｌａｓｔｉｃ ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ ｐａｐｅｒｂｏａｒｄ，ｈｏｎｅｙ－
院 项 目 （１１４３６５７Ｇ１４０１）
收 到 初 稿 日 期 ：２０１４－０４－０２
收 到 修 改 稿 日 期 ：２０１４－０５－２８
通 讯 作 者 ：卢 富 德 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕ６７３１５３＠１６３．ｃｏｍ
作 者 简 介 ：高 德 （１９６３－ ），男 ，哈 尔 滨 人 ，教 授 ，博 士 ，主 要 从 事 功 能 缓 冲 材 料 本 构 关 系 。
ｂｏａｒｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ
２３０１７
开始一次屈服。当应变 在 ６％ ≤ε≤１７％ 时，随 着 应 变 的增 大，钙 塑 瓦 楞 纸 板 被 压 溃，应 力 开 始 减 小，直 到 ０．０４１ ＭＰａ，此时的应变为１７％。当应变在１７％≤ε≤ １００％时，完全符合 蜂 窝 纸 板 静 态 压 缩 曲 线 变 化 过 程， 即经过 线 性 弹 塑 性 阶 段、塑 性 坍 塌 阶 段 和 密 实 化 阶 段［１０］，峰值 为 ０．２００ ＭＰａ。 从 图 ３ 上 可 以 看 出，钙 塑 瓦楞纸板－蜂窝纸板复合结构 的 在 静 压 过 程 中，钙 塑 瓦 楞 纸 板 先 被 压 溃 ，进 而 蜂 窝 纸 板 再 被 压 溃 ，但 并 不 是 在 钙塑瓦楞纸板受 压 的 过 程 中 蜂 窝 纸 板 没 有 被 压，从 图 中的虚线和实线 的 对 比 可 以 看 出，复 合 结 构 在 受 压 过 程 中 ，蜂 窝 纸 板 和 钙 塑 瓦 楞 纸 板 同 时 在 变 形 ，只 不 过 钙 塑瓦楞纸板 的 变 形 要 比 蜂 窝 纸 板 变 形 的 速 度 要 快 一 些。 ３．２ 钙 塑 瓦 楞 纸 板 、蜂 窝 纸 板 和 复 合 结 构 的 静 压 实 验
在给定单块瓦楞 纸 板 本 构 关 系 的 基 础 上，用 虚 拟 质 量 法分 析 多 块 瓦 楞 纸 板 串 联 的 情 况 下 的 本 构 关 系。 Ｓｅｋ［９］和 Ｒｏｕｉｌｌａｒｄ［１０］研究预压瓦楞纸板 与 未 预 压 瓦 楞 纸板所组成的复 合 缓 冲 结 构 的 力 学 性 能，当 此 结 构 遇 到较小冲击时，预 压 瓦 楞 纸 板 以 弹 性 变 形 来 吸 收 外 界 能量，未经预压的瓦楞纸板没有达到其塑性变 形；当遇 到大的变形时，未 预 压 的 瓦 楞 纸 板 以 塑 性 变 形 来 吸 收 能量，此复合瓦 楞 结 构 充 分 运 用 预 压 瓦 楞 纸 板 在 冲 击 小时的耗散能量 优 势，未 预 压 瓦 楞 纸 板 在 遇 到 大 的 冲 击载荷会发 生 较 大 变 形 吸 收 外 界 能 量。Ｌｕ［１１］通 过 动 态压缩实验建立了 Ｃ 型瓦楞纸板的静态和动态压缩应 力－应变模型，并且通过实例来 说 明 所 建 立 的 理 论 模 型 可以直接应用于缓冲包装设计。
ｃｏｎｔｒａｓｔ ｃｕｒｖｅ ３．４ 静压速度对复合结构的 应 力－应 变 曲 线 的 变 化 趋
势的影响 分别取 静 压 速 度 为 １２，４８，７２，１００，１２０，１４０，１６０ 和 １８０ ｍｍ／ｍｉｎ，测 试 复 合 结 构 的 应 力 －应 变 关 系 曲 线 ， 得到的结果如图６所示。
摘 要 ： 利 用 万 能 实 验 机 分 别 对 钙 塑 瓦 楞 纸 板 、蜂 窝 纸板和复合结 构 进 行 静 态 压 缩 实 验，得 到 了 对 应 的 静
态应力－应 变 曲 线，进 而 通 过 计 算 得 到 相 应 的 能 量 吸
收－最大应力曲线，并对其曲 线 进 行 了 对 比 分 析。 最 后