缓冲用纸蜂窝优化设计方法

（１）
斌中：Ｋ一结构参数，Ｂ型蜂窝。Ｋ一１．５４，Ｄ型蜂窝，Ｋ一 ３．３２；Ｅ。～蜂窝原纸的弹性模量；旷－六角形纸蜂窝的拉伸比； Ａ一蜂窝原纸的泊松比；ｆ一蜂窝原纸的霞凝；ｚ一纸蜂窝咆凝攫 囊。
该公式适合于来经预压缩的蜂窝纸板的优化设计，鼠猩设 计潲必须预知纸蜂窝的孔径类型、拉伸角、材料的特性等，该公 式使用起来非常繁琐凰不安全。由于纸蝾窝的压缩坍塌腹力 通鬻列、于绥蜂窝的丞缝爆赛盔力，舣曩厅设计的纸蜂窝产品鹪安 全热霾，一般考虑纸赡窝的压缩嚣臻戴力态纸蜂窝懿洚蹋盛 力。缓冲用纸蜂窝性能的好坏主要取决子坍塌平台阶段平台 力的大小和平台阶段的长短［７“］。文献［１］给出了纸蜂窝腿缩 平念败力的评估公式：
9.王冬梅 原纸弹性模量测定方法[期刊论文]-纸和造纸 2008(02)
相似文献(1条)
1.期刊论文 王冬梅.Wang Dongmei 六角形纸蜂窝夹层板能量吸收研究进展 -包装学报2009,1(1)
分析了纸蜂窝夹层板动静态压缩试验方法及不同结构参数的纸蜂窝夹层板动静态缓冲吸能特性.试验结果表明,平台应力是蜂窝胞壁厚跨比的幂指数 函数.引入压缩密实化应变概念,构建了纸蜂窝材料压缩密实化应变评估方程.将纸蜂窝夹层板压缩应力应变曲线简化为线弹性区、平台区和密实化区,构 建了纸蜂窝夹层板能量吸收曲线理论模型.基于纸蜂窝夹层板动静态压缩试验,可构建纸蜂窝夹层板二维能量吸收图,以便更好地表征纸蜂窝夹层板的缓冲 性能,并指出了该研究有待进一步完善之处.
万方数据
缓冲用纸蜂窝优化设计方法
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
王冬梅， WANG Dong-mei 深圳职业技术学院,深圳,518055
包装工程 PACKAGING ENGINEERING 2008，29(11) 0次
参考文献(9条) 1.WANG Dong-mei.WANG Zhi-wei Out-of-plane Compressive Properties of Hexagonal Paper Honeycombs 2007(02) 2.LU Li-xin.SUN Ya-ping.WANG Zhi-wei Critical Buckling Load of Paper Honeycomb under Out-of-plane Pressure 2005 3.KOBAYASHI H.DAIMARUYA M.KOBYASHI T Dynamic and Static Compression Tests for Paper Honeycomb Cores and Absorbed Energy 1998(03) 4.WANG Dong-mei.WANG Zhi-wei Experimental Investigation into the Cushioning Properties of Honeycomb Paperboard 2008(06)
（２）
其中：口，－一纸蜂窝压缩平台应力；盯，一制作纸蜂窝的蜂窝 原纸的压缩屈服应力。
为了更好地表述式（２）在纸蜂窝优化设计中的应用，借助 于上述研究成果可实现纸蜂窝的优化设计，其优化设计流程见 图１。
调研产品缓冲需求
选择蜂窝孑Ｌ的类型
确定蜂窝原纸的厚度 计算蜂窝原纸 的弹性模鲢
选择蜂窝原纸ｆ测定蜂窝原纸的 弹性模堑和屈服应力）
王冬梅缓冲用纸蜂窝优化设计方法
缓冲用纸蜂窝优化设计方法
王冬梅 （深堋驭地技寒学院，深圳５１８０５５）
摘要：纸蜂窝材料的优化设计包括纸蜂窝结构的优化设计和蜂窝原纸的优化选材，纸蜂窝盼缓冲性 能崴簧由纸蜂窝压缩过程中所能承受的带台应力的大小和平台应力区的长庶采决定。给出了借助纸蜂窝 压缩平台应力评估公式避行纸蜂窝材料优化设计的流程圈，并以实例说明了纸蜂窝结构的优化设计和蜂 窝艨纸的链纯选靖。
图１纸蜂窝优化设计流程图 Ｆｉｇ．１ Ｏｐｔｉｍｕｍ ｄｅｓｉｇｎ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｐａｐｅｒ ｈｏｎｅｙｅｏｍｂｓ
２实例
例１：已知某产品的质量为ｍ＝１０ｋｇ，与蜂窝纸板接触的 底面积为Ｓ＝ｏ．０７５ｍ２，纸蜂窝形状为正六角形，纸蜂窝的胞壁 厚度为０．２２ｍｍ，胞壁边长为８．７ｍｍ，请选择合适的蜂窝原纸。
蜂窝原纸的固有性能主要由蜂窝原纸的弹性模量和蜂窝 原纸的压缩屈服应力两个因素决定，蜂窝原纸的弹性模量和屈 服应力可借鉴文献［９］测定。蜂窝纸板所承受的许用力Ｆ— ｍ／Ｓ＝１．３３ＭＰａ，即ｄ试＝１．３３ＭＰａｏ
如由式（２２）得帝： ２而静刮７邝脚ａ
因此，所选用的蜂窝原纸的屈服应力应大于６７．６ＭＰａ。 例２：已知某产品的质量为ｍ＝１０ｋｇ，与蜂窝纸板接触的 底面积为ｓ＝０．０７５ｍ２，纸蜂窝形状为正六角形，蜂窝原纸的屈 服应力为４２．５ＭＰａ，请选择合适的纸蜂窝胞壁厚跨比ｔ／ｌ。 纸蜂窝的胞壁厚跨比ｔ／ｌ是决定纸蜂窝缓冲性能的主要 结构因素，而蜂窝原纸的弹性模量和屈服强度是蜂窝原纸的主 要材质因素。因纸蜂窝的材质已经确定，有待确定的是纸蜂窝 的结构因素，即纸蜂窝的胞壁厚跨比ｔ／ｌ。 由式（２）知：
Ｉ纸蜂窝优能设计漉程
缓冲包装用纸蜂窝的设计与选择主要分为两部分，一部分 是在所有的候逸材料中，对于给愆的用途和已知的纸蜂窝结 构，选择出最佳的侯用材料；另一潞分是如何对选定的蜂窝原 纸穗糕貔纯蜂窝缝构，睽减少雹装谚３ｌ《；｝豹疰霸，褥弱觳穴的雹 装效率。缓冲躏纸蜂窝的设计方法有两种，一种是基子强度围 设计方法。一种燕基于压缩变形能的设计方法。对于缓冲用纸 蜂窝来说，主要从能量的角度考凌纸蜂窝的缓冲性能。
ｄｅｓｉｇｎ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｐａｐｅｒ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ｗａｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ
ｐｌａｔｅａｕ ｓｔｒｅｓｓ。Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｄｅｓｉｇ珏ｏｆ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｓｅ ｐａｐｅｒ ｗｅｒｅ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｅｘａｍｐｌｅ．
笑键谲：纸跨鬻；警台座力；甓纯设讳 中图分类号：ＴＢ４８５．１；ＴＢ４８４．１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－－３５６３（２００８”１－－００７１－－０２ Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｄｅｓｉｇｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｐａｐｅｒ Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓ ｆｏｒ Ｃｕｓｈｉｏｎｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
飞ＶＡＮＧ Ｄｏｎｇ—ｍｅｉ 《Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ。Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８０５５，Ｃｈｉｎａ｝ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｐｔｉｍｕｍ ｄｅｓｉｇｎｓ ｏｆ ｐａｐｅｒ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
计算六角形蜂窝结构的厚跨比
确定蜂窝扎类型
型时’选择Ａ孔蜂窝来制作蜂窝纸板缓冲衬垫。
３结论
文中用两个例子说明了纸蜂窝的优化设计方法。一种是已 知承载需求和蜂窝结构而优选蜂窝原纸的方法；另一种是已知 蜂窝原纸材料和承载需求而优化蜂窝结构的方法。这两种方 法可以用于蜂窝纸板缓冲衬垫的结构优化设计之中。也可将 此方法用于产品缓冲包装系统中，通过计算机编程实现产品包 装系统的优化设计。
缀蠖窝酶垂缝力攀缮氧主要凳翘４个阶段：线弹牲弧黢、
弹黧牲阶段、坍塌平秘阶段稻密实｛艺阶羧溯。纸蜂窝压缡过程
中撂在两个关键应力，～个是纸蜂窝的滕缩临界应力，一个是
纸蜂窝的压缩坍塌应力。文献［１］结合经典的Ｇｉｂｓｏｎ理论给
菇２石孑嚣豢丽《手）…３ 出了Ｂ型和Ｄ型纸蜂窝的压缩临界应力浮｛古公式： ￡ｐｒ
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｐａｐｅｒ ＨｏｎｅｙｃｏｍｂｓＦＪ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅ— ｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，２０（２）：１１５—１１９． ［２３ ＬＵ Ｌｉ—ｘｉｎ，ＳＵＮ Ｙａ－ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｚｈｉ—ｗｅｉ．Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｂｕｃｋｌｉｎｇ Ｌｏａｄ ｏｆ Ｐａｐｅｒ Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ｕｎｄｅｒ Ｏｕｔ—ｏｆ—ｐｌａｎｅ ＰｒｅｓｓｕｒｅｆＪ３． Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００５，１８：１４１—１ ５０． 口 ］ ＫＯＢＡＹＡＳＨＩ Ｈ，ＤＡＩＭＡＲＵＹＡ Ｍ，ＫＯＢＹＡＳＨＩ Ｔ．Ｄｙｎａｍｉｃ ａｎｄ Ｓｔａｔｉｃ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｔｅｓｔｓ｛ｏｒ Ｐａｐｅｒ Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ Ｃｏｒｅｓ ａｎｄ Ａｂｓｏｒｂｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ［Ｊ］．Ｍｕｒｏｒａｎ Ｉｎｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９８，４１（３）： ３３８—３４４． Ｉ＝Ｉ ］ ＷＡＮＧ Ｄｏｎｇ－ｍｅｉ，ＷＡＮＧ Ｚｈｉ－ｗｅｉ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｉｎｔｏ ｔｈｅ Ｃｕｓｈｉｏｎｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ Ｐａｐｅｒｂｏａｒｄ［Ｊ］． Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００８，２１（６）：３０４—３１６． 口 ］ 张安宁，童小燕，刘效云，等．不同速率下蜂窝纸板静态压缩特性 的试验研究［Ｊ］．包装工程，２００４，２５（３）：１９—２０． ∞ ］ 王冬梅．基于刚度一强度一重力的蜂窝纸板优化设计［Ｊ］．包装 工程，２００７，２８（４）：７４—７５． 口 ］ 王冬梅．蜂窝纸板压缩破坏机理研究［盯．包装工程，２００６，２７ （１）：３７—３９． 眵 ］ 王冬梅，王志伟．纸蜂窝压缩密实化应变评估［Ｊ］．机械工程学 报，２００８．（余不详） 凹 ］ 王冬梅．原纸弹性模量测定方法［Ｊ］．纸和造纸，２００８，２７（２）：８２ —８４．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐａｐｅｒ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ；ｐｌａｔｅａｕ ｓｔｒｅｓｓ；ｏｐｔｉｍｕｍ ｄｅｓｉｇｎ
纸蜂窝以樊弱缲、蒺轻、多孔鞫缠生学结构瑟广泛羯手缓 冲包装之中，纸赡窝的力学性能已赣懿分研究成慕，义献［１— ５］从试验和理论湖个角度研究了蝾窝纸板的静态承腿性能，这 对于缓冲用蜂窝纸板的力学性能评估具有重要的积极意义。 媳侮弱用这些戮究成果垅化纸蜂窝结构，是纸蜂窝生产和夔用 擎谴共溺关黪酶溺题。文献［６３簸撬磐角囊络密了嬲籀雳蜂窝 纸板的优化设计方法，本文从蜂鹃纸板的承压性能髑麓考虑缓 冲用蜂窝纸板的优化设计方法。
彀穰目麓：２００８－０６—２６ 作者简介：麓冬梅（１９７６一），河北献县人，博士，深圳职监技术学院副教授，主要研究方向为多孔材料的力学性能、环保溅缓
冲材料、运输包装簿。 ７１
万方数据
包装工程ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖ０１．２９ Ｎｏ．１１ ２００８．１１
百度文库
知＝１３．２％（手）１·”
ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｓｅ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｃｕｓｈｉｏｎｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐａｐｅｒ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓ ａｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｄｅｃｉｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｐｌａｔｅａｕ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｐｌａｔｅａｕ ｓｔｒａｉｎ ｓｅｃｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ
厚度为０．２２ｍｍ，则应选择蜂窝胞壁边长ｌ为６．６７ｒａｍ，这个计 算结果大于Ａ孔蜂窝的胞壁边长而小于Ｂ孔蜂窝的胞壁边长
（Ａ孔蜂窝的胞壁边长为５．８ｍｍ）。因此，在实际选用蜂窝类
’
７２
参考吱献： ［１３ ＷＡＮＧ Ｄｏｎｇ—ｍｅｉ，ＷＡＮＧ Ｚｈｉ－ｗｅｉ．Ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ
÷＝ｅｘｐ［１ｎ（ａ．／１３．２以）／１．７７］
（３）
蜂窝纸板所承受的许用力Ｆ－－－－ｍ／Ｓ—Ｉ．３３ＭＰａ，即纠一 １．３３ＭＰａ，已知％＝４２．５ＭＰａ，根据式（３）知，ｔ／１＝０．０３３。如
果选用纸蜂窝的孔径为Ｂ，即蜂窝胞壁边长ｚ一８．７ｒａｍ，则所选 用的蜂窝原纸的厚度为ｒ一０．２８７ｍｍ。如果选用蜂窝原纸的
5.张安宁.童小燕.刘效云 不同速率下蜂窝纸板静态压缩特性的试验研究[期刊论文]-包装工程 2004(03) 6.王冬梅 基于刚度-强度-重力的蜂窝纸板优化设计[期刊论文]-包装工程 2007(04) 7.王冬梅 蜂窝纸板压缩破坏机理研究[期刊论文]-包装工程 2006(01)
8.王冬梅.王志伟 纸蜂窝压缩密实化应变评估 2008