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多層疊加蜂窩紙板的壓縮特性研究

2007-01-17 00:00 來源:《包裝工程》 責(zé)編:中華印刷包裝網(wǎng)

       通過RMT計(jì)算機(jī)輔助壓力自動(dòng)測試系統(tǒng)對(duì)多層疊加蜂窩紙板壓縮特性進(jìn)行了理論分析和不同速率下的靜態(tài)壓縮試驗(yàn)研究,得到了二層蜂窩紙板連續(xù)靜、動(dòng)態(tài)壓縮F-δ、σ-ε特性曲線。試驗(yàn)結(jié)果表明:在2種速率壓縮狀態(tài)下,二層疊加蜂窩紙板的壓縮特性基本一致,曲線明顯呈周期性,每個(gè)周期都與其中一層的靜態(tài)壓縮特性一致;各層按照屈服強(qiáng)度(即彈性階段應(yīng)力峰值)由小到大的順序依次屈服,經(jīng)歷彈塑性、塑性和壓實(shí)變形各階段;曲線中的周期脈動(dòng)對(duì)其緩沖性能將產(chǎn)生不利影響,應(yīng)加以注意。
 
  蜂窩紙板具有較高的耐壓和較好的緩沖性能,主要應(yīng)用于包裝工程,如包裝紙箱、包裝緩沖墊、托盤等。蜂窩紙板基本力學(xué)性能是設(shè)計(jì)和應(yīng)用該種新型材料的基礎(chǔ),因此應(yīng)對(duì)其進(jìn)行深入研究。目前,對(duì)單層蜂窩紙板的壓縮特性已進(jìn)行了試驗(yàn)研究,得到了不同壓縮速率下連續(xù)靜態(tài)壓縮F-δ、σ-ε特性曲線。由于實(shí)際應(yīng)用中常使用多層蜂窩紙板的疊加組合形式,還需對(duì)疊加組合蜂窩紙板壓縮特性進(jìn)行研究。本文利用可測得連續(xù)壓縮性能曲線的RMT計(jì)算機(jī)輔助壓力自動(dòng)測試系統(tǒng)對(duì)2層疊加蜂窩紙板的壓縮特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究,得到了不同壓縮速率下連續(xù)靜態(tài)壓縮F-δ、σ-ε特性曲線。

  1、多層疊加蜂窩紙板靜態(tài)壓縮特性理論分析 

  單層蜂窩紙板小速率(6mm/min)連續(xù)靜態(tài)壓縮F-δ、σ-ε特性曲線如圖1所示;較大速率(60mm/min)連續(xù)靜態(tài)壓縮,F(xiàn)-δ、σ-ε特性曲線如圖2所示。 



  由圖1、圖2可知:2種壓縮速率下蜂窩紙板的靜態(tài)壓縮特性曲線都明顯呈現(xiàn)出彈性、彈塑性、塑性和壓實(shí)變形4個(gè)階段;彈性階段產(chǎn)生的應(yīng)力峰值是塑性階段產(chǎn)生的應(yīng)力值的2倍左右。 

 

  根據(jù)上面單層蜂窩紙板的靜態(tài)壓縮特性進(jìn)行分析,可得出下面推斷: 
 
  多層疊加蜂窩紙板在壓縮過程中,當(dāng)各層屈服強(qiáng)度(即彈性階段應(yīng)力峰值)不同時(shí),屈服強(qiáng)度最小層應(yīng)當(dāng)首先屈服、破壞,然后其它各層按照屈服強(qiáng)度由小到大的順序依次屈服,經(jīng)歷彈塑性、塑性和壓實(shí)變形各階段;當(dāng)各層蜂窩紙板性能完全相同時(shí),各層將同時(shí)屈服,同時(shí)經(jīng)歷彈塑性、塑性和壓實(shí)變形各階段。 
 
  由于蜂窩紙板在生產(chǎn)過程中很難保證各處性能完全一致,即使從同一張紙板上裁出的二層紙板性能也有微小差別,因此各層紙板也應(yīng)依次屈服,經(jīng)歷彈塑性、塑性和壓實(shí)變形各階段。其靜態(tài)壓縮特性曲線也應(yīng)為各層靜態(tài)壓縮特性曲線按照屈服強(qiáng)度由小到大的順序依次相加。

  2、二層疊加蜂窩紙板靜態(tài)壓縮特性的試驗(yàn)研究

  2.1靜態(tài)壓縮試驗(yàn)  
 
  試驗(yàn)采用同一種蜂窩紙板,紙板試樣面積A=100mm×100mm,厚度t=20mm,紙芯為130g/m2,蜂窩狀六邊形的邊長為10mm,環(huán)境溫度26℃,相對(duì)濕度R=79%。實(shí)驗(yàn)設(shè)備是RMT計(jì)算機(jī)輔助壓力自動(dòng)測試系統(tǒng),采用A法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。沿厚度方向以6mm/min的速度對(duì)試樣逐漸增加載荷,實(shí)驗(yàn)設(shè)備可自動(dòng)、連續(xù)測量并記錄壓力和變形的變化過程,并最終自動(dòng)繪制成壓力(F)-變形(δ)特性曲線。由試驗(yàn)所得2層20mm厚度疊加組合蜂窩紙板小速率靜態(tài)壓縮特性F-δ、σ-ε曲線如圖3所示,較大速率靜態(tài)壓縮特性F-δ、σ-ε曲線如圖4所示。


 

 

  2.2靜態(tài)壓縮特性分析通過分析
 
  圖3、圖4可知:
  
  1)由試驗(yàn)所得靜態(tài)壓縮特性明顯分為2個(gè)周期,每個(gè)周期都與其中一層的靜態(tài)壓縮特性一致;
 
  2)二層紙板是按照屈服強(qiáng)度由小到大的順序依次經(jīng)歷四個(gè)壓縮特性階段,這一點(diǎn)也在試驗(yàn)過程中得到了驗(yàn)證。

 

  3、結(jié)語 
 
  通過以上試驗(yàn)及分析,可得以下結(jié)論:  
 
  1)  多層疊加蜂窩紙板在壓縮過程中,當(dāng)各層屈服強(qiáng)度(即彈性階段應(yīng)力峰值)不同時(shí),屈服強(qiáng)度最小層應(yīng)當(dāng)首先屈服、破壞,然后其它各層按照屈服強(qiáng)度由小到大的順序依次屈服,經(jīng)歷彈塑性、塑性和壓實(shí)變形各階段;
  
  2)  多層疊加蜂窩紙板的壓縮特性曲線明顯呈周期性,每個(gè)周期都與其中一層的靜態(tài)壓縮特性一致;
   
  3)多層疊加蜂窩紙板壓縮特性曲線中的周期脈動(dòng)對(duì)其緩沖性能將產(chǎn)生不利影響,在使用中應(yīng)加以注意。

 

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