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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》 責編:中華印刷包裝網(wǎng)

       通過RMT計算機輔助壓力自動測試系統(tǒng)對多層疊加蜂窩紙板壓縮特性進行了理論分析和不同速率下的靜態(tài)壓縮試驗研究,得到了二層蜂窩紙板連續(xù)靜、動態(tài)壓縮F-δ、σ-ε特性曲線。試驗結(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;各層按照屈服強度(即彈性階段應力峰值)由小到大的順序依次屈服,經(jīng)歷彈塑性、塑性和壓實變形各階段;曲線中的周期脈動對其緩沖性能將產(chǎn)生不利影響,應加以注意。
 
  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。蜂窩紙板基本力學性能是設計和應用該種新型材料的基礎,因此應對其進行深入研究。目前,對單層蜂窩紙板的壓縮特性已進行了試驗研究,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。由于實際應用中常使用多層蜂窩紙板的疊加組合形式,還需對疊加組合蜂窩紙板壓縮特性進行研究。本文利用可測得連續(xù)壓縮性能曲線的RMT計算機輔助壓力自動測試系統(tǒng)對2層疊加蜂窩紙板的壓縮特性進行了試驗研究,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、塑性和壓實變形4個階段;彈性階段產(chǎn)生的應力峰值是塑性階段產(chǎn)生的應力值的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,當各層屈服強度(即彈性階段應力峰值)不同時,屈服強度最小層應當首先屈服、破壞,然后其它各層按照屈服強度由小到大的順序依次屈服,經(jīng)歷彈塑性、塑性和壓實變形各階段;當各層蜂窩紙板性能完全相同時,各層將同時屈服,同時經(jīng)歷彈塑性、塑性和壓實變形各階段。 
 
  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,因此各層紙板也應依次屈服,經(jīng)歷彈塑性、塑性和壓實變形各階段。其靜態(tài)壓縮特性曲線也應為各層靜態(tài)壓縮特性曲線按照屈服強度由小到大的順序依次相加。

  2、二層疊加蜂窩紙板靜態(tài)壓縮特性的試驗研究

  2.1靜態(tài)壓縮試驗  
 
  試驗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℃,相對濕度R=79%。實驗設備是RMT計算機輔助壓力自動測試系統(tǒng),采用A法進行實驗。沿厚度方向以6mm/min的速度對試樣逐漸增加載荷,實驗設備可自動、連續(xù)測量并記錄壓力和變形的變化過程,并最終自動繪制成壓力(F)-變形(δ)特性曲線。由試驗所得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)由試驗所得靜態(tài)壓縮特性明顯分為2個周期,每個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度由小到大的順序依次經(jīng)歷四個壓縮特性階段,這一點也在試驗過程中得到了驗證。

 

  3、結(jié)語 
 
  通過以上試驗及分析,可得以下結(jié)論:  
 
  1)  多層疊加蜂窩紙板在壓縮過程中,當各層屈服強度(即彈性階段應力峰值)不同時,屈服強度最小層應當首先屈服、破壞,然后其它各層按照屈服強度由小到大的順序依次屈服,經(jīng)歷彈塑性、塑性和壓實變形各階段;
  
  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對其緩沖性能將產(chǎn)生不利影響,在使用中應加以注意。

 

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