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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)

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通過RMT計(jì)算機(jī)輔助壓力自動(dòng)測(cè)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(cè)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(cè)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(zhǎng)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(cè)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(cè)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(yǔ)

　　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。