專利名稱：蜂窩紙板能量吸收圖及其在蜂窩紙板生產中的應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于蜂窩紙板性能檢測應用領域，具體涉及一種根據蜂窩紙板能量吸收圖進行蜂窩紙板結構優化選擇方法和蜂窩原紙選擇方法。
背景技術：
隨著人們對資源、環保、可持續性發展認識的加強，環保型產品越來越受到人們的青睞。蜂窩紙板作為一種無污染、結構新穎、承重量大、成本低、彈性好且具有良好的緩沖性能的包裝材料受到包裝界的高度關注，并已順利應用于大型機電產品的包裝、家具、建筑材料等領域。
目前因缺乏對蜂窩紙板緩沖性能的一種系統有效的檢測方法，使得在蜂窩紙板制緩沖襯墊的設計與選材時主要是靠蜂窩紙板提供商的經驗來完成，通過經驗完成的設計的準確性不高。
包裝用緩沖材料的設計與選擇主要分為兩部分， 一部分是在所有的候
選材料中，對于給定的用途，選擇出最佳的侯用材料；另一部分是如何對選定的材料的結構、密度和厚度等性能指標最優化選擇以達到包裝效率的最大化。傳統的緩沖材料表征方法，如應力一應變曲線，最大加速度--靜應力曲線等都只能代表一種特定的材料性能，如果進行優選，則需要試驗測出每種可能材料的緩沖特性，再從中進行優選。事實上，制作出每種可能的材料進行測試是不現實的，這需要耗費大量的人力物力。再有就是蜂窩紙板的緩沖性能受應變率影響較大，對于任何一種材料均需做其不同應變率下的緩沖性能試驗，這使傳統的應力一應變曲線和最大加速度一靜應力曲線在進行蜂窩紙板的優化設計與選材時遇到難題。盡管上述兩種曲線在進行蜂窩紙板優化設計時可以作為參考依據，但無法實現蜂窩原紙的優化選擇和蜂窩紙板結構的優化選擇。
發明內容
為了解決現有技術問題中存在的對蜂窩板芯的結構設計與選材缺乏一種系統有效的方法，不能針對具體產品的緩沖包裝需求，給出優化蜂窩紙板結構及優化蜂窩紙板選材并提高單位成本材料的包裝效率這一技術問題，本發明提供了蜂窩紙板能量吸收圖及其在蜂窩紙板生產中的應用。
本發明解決現有技術問題所采用的技術方案為提供一種用于檢測紙質蜂窩板芯性能的能量吸收圖。所述能量吸收圖的繪制方法為通過4全測儀檢測蜂窩原紙的固體模量;根據靜態壓縮應力曲線得到所述蜂窩紙芯的靜態壓縮吸能量,并用所述固體模量對所述蜂窩紙芯的吸能量進行標準化，得到標準化單位體積吸能量和標準化應力之間的關系曲線，即能量吸收曲線;在低應變率下，將靜態壓縮所得到的蜂窩紙板的厚度和跨度的^值所對應的能量吸收曲線的肩點連接起來,得到呈近似線性的能量吸收曲線;在高應變率下，根據動態壓縮曲線經多項式擬合得到動態壓縮最大加速度靜應
力曲線;在動態壓縮下，將蜂窩紙板的厚度和跨度的^值所對應的能量吸收曲線的肩點連接起來,形成呈近似線性的能量吸收曲線;將上述不同應變率下的能量吸收曲線進行匯總，得到用于檢測紙質蜂窩板芯性能的能量吸收圖。
根據本發明的一優選實施例所述檢測儀為挺度儀,所述固體模量為￡s = 0.89GPa 。
根據本發明的一優選實施例:所述靜態緩沖性能為『=_f(Tcfe ;式
中e為材料的壓縮應變、7為材料的壓縮應力、W力對應于壓縮應變為e時單位體積的變形能。
沖艮據本發明的一優選實施例所述標準化單位體積吸能量和標準化應力之間的關系曲線采用了對數坐標的形式。
根據本發明的一優選實施例:在準靜態壓縮下，壓縮應變率可用下式估
算^上;式中，《為壓縮應變率；v為壓縮位移變化率；r為紙蟲奪窩夾層
板的厚度。
根據本發明的一優選實施例:緩沖材料的動態能量吸收可用下式表示
『="」^ = ^;式中，『為材料單位體積最大變形能；(Tm為壓縮最大靜應
力； 為壓縮靜應力； 〃為沖擊高度；T為緩沖材料厚度；G為沖擊最大力口速度。
根據本發明的一優選實施例:在動態壓縮下，壓縮應變率可用下式估
算L;式中，v為沖擊最大速度，根據自由落體原理^V^ 。2//
應用所述能量吸收圖進行蜂窩紙板結構優化選擇的方法,包括步驟一、在所述蜂窩紙板能量吸收圖中找到對應的峰應力值ap/Es,并在所述蜂窩紙板能量吸收圖中畫出對應的應力線；二、選擇一個適宜的蜂窩紙板厚度r,，用它從沖擊速度V哞橫凝么vt'
三、 用插值法在應變率的平行線族里找到應變率為疼的直線，該線與 所述一步中所畫的應力線相交，由交叉點確定log(附仏)的對應值，且由蜂 窩原紙的固體模量仏計算出單位體積的吸能量『；
四、 用所述三步中得到的ff值，已知的吸收能量V以及被包裝物與
蜂窩紙板的接觸面積A，計算出新的蜂窩紙板的厚度r2;
五、 用所述四步中的所述r2值按照所述A2步中的方法計算新的應變 率4,再4姿所述三步中的方法確定新的log(『/￡:s)、『，再4安所述四步中的 方法得到新的r3;
六、 重復上述步驟，直到所計算的蜂窩紙板的厚度T收劍于某個值， 該值即為蜂窩紙板的最佳厚度,再根據最終應變率與應力線的交叉點的位 置，根據所述能量吸收圖上的紙蜂窩胞壁厚跨比平行線族找到最佳的紙蜂 窩胞壁厚跨比，所得到的所述蜂窩紙板的最佳厚度和最佳的紙蜂窩胞壁厚 跨比即為所述蜂窩紙板的優化結構。
應用所述能量吸收圖進行蜂窩原紙選擇的方法,包括步驟
第 一:根據被包裝物的跌落高度H，得到所述被包裝物的沖擊速度v和所 述被包裝物吸收的沖擊能量t/=wv2/2，由蜂窩紙板與被包裝物之間的接觸面 積爿和蜂窩紙板的厚度T,得到所述蜂窩紙板的體積V，并由此得到所述蜂窩 紙板每單位體積吸收的能量H^U/V;因為所述被包裝物的脆值a為已知，則 所述被包裝物的最大許用包裝力/^wa和最大許用峰應力 =F";
第二:選擇蜂窩原紙固體模量的一個適宜值&，在已知的所述蜂窩紙板 能量吸收圖中繪出與附&和^/仏的數值相對應的直線，兩直線相交于點A;
第三:過所述A點畫一條斜率為1的直線，沿該線移動，保持『和 的值不變，而仫/f吏&改變；
(2一"—)1/2
第四:根據式砵=+ = -f—計算應變率，在該應變率下選^^所述第三
步中的直線與該應變率下的能量吸收曲線的交叉點，得點B;
第五:在所述蜂窩紙板能量吸收圖中讀出所述B點對應的『/&和apAes 值，根據所述第一步中『和 的值計算出蜂窩原紙的彈性模量￡s,根據 所述B點所對應的紙蜂窩胞壁厚if爭比平行線族，用插值法確定B點的最佳 厚3,比。
本發明的有益效果為通過本發明所述蜂窩紙板緩沖性能檢測方法可 以快捷、準確實現對蜂窩紙板的結構優化設計和優化選材，為不同條件下 的蜂窩紙板的制作提供了準確的參考數據，并以此實現了節能高效包裝。
圖1.用于檢測紙質蜂窩板芯性能的能量吸收圖的繪制方法流程圖； 圖2.蜂窩紙芯結構示意圖； 圖3.靜態壓縮應力應變曲線；
圖4.對數標度的標準化能量吸收與標準化應力靜態壓縮實驗曲線； 圖5.動態壓縮最大加速度靜應力曲線；
圖6.對數標度的標準化能量吸收與標準化應力動態壓縮實驗曲線； 圖7.用于檢測紙質蜂窩板芯性能的能量吸收圖； 圖8.能量吸收圖用于蜂窩紙板結構優化設計示意圖； 圖9.能量吸收圖用于蜂窩原紙的選擇設計示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明
請參閱圖1用于檢測紙質蜂窩板芯性能的能量吸收圖的繪制方法流程 圖，如圖1所示,本發明用于檢測紙質蜂窩板芯性能的能量吸收圖的繪制方 法為通過檢測儀檢測蜂窩原紙的固體模量;根據靜態壓縮應力曲線得到 所述蜂窩紙芯的靜態壓縮吸能量,并用所述固體模量對所述蜂窩紙芯的吸 能量進行標準化,得到標準化單位體積吸能量和標準化應力之間的關系曲 線，即能量吸收曲線;在低應變率下，將靜態壓縮所得到的蜂窩紙板的厚度 和跨度的^值所對應的能量吸收曲線的肩點連接起來,得到呈近似線性的
8能量吸收曲線;在高應變率下，根據動態壓縮曲線經多項式擬合得到動態壓
縮最大加速度靜應力曲線;在動態壓縮下，將蜂窩紙板的厚度和跨度的/么值 所對應的能量吸收曲線的肩點連接起來,形成呈近似線性的能量吸收曲線; 將上述不同應變率下的能量吸收曲線進行匯總，得到用于檢測紙質蜂窩板 芯性能的能量吸收圖。
圖2為蜂窩紙芯結構示意圖，圖中t為權利要求1中所述蜂窩紙板的 厚度，l為六角形紙蜂窩單層胞壁的邊長，即權利要求1中所述蜂窩紙板的 跨度。
目前很少有直接測量緩沖材料吸能量的實驗方法，只能通過靜態壓縮
應力應變曲線和動態壓縮最大加速度-靜應力曲線和能量守恒原理計算得
來。本專利中引入的實驗分為兩部分，靜態壓縮和動態沖擊實驗，實驗材
料均采用厚跨比不同的三種紙蜂窩材料350/150A/350-20 ,
350/150B/350-20, 350/150C/350-20 (三種紙蜂窩夾層板的面紙均為
350g/m2牛卡紙,紙蜂窩芯胞壁材料為150g/n 蜂窩原紙，紙蜂窩芯為正六
角形，其孔徑類型分別為A、 C和D型，其胞壁邊長分別為5. 8mm， 12. l隱
和14. 4mm)。靜態壓縮實驗采用CMT萬能材料實驗機和恒溫恒濕箱，并參
照國標GB8168-87包裝用緩沖材料靜態壓縮試驗方法和ISO 2233-1986、
GB/T4857. 2-2005包裝溫濕度調節處理進行預處理，試樣大小為
100mm*100mm,在溫度為23°C，相對濕度為50%,位移變化率為12,/min
條件下完成；動態壓縮實驗采用Lansmont公司自由跌落實驗機和TP3加速
度傳感器，并參照國際標準ASTMD5169""和GB/T4857. 2-2005包裝溫濕度
調節處理進行環境預處理，用多種質量標定的法碼作為重塊，從50cm高度
分別沖擊試樣，試樣大小為150mii^l50mm，法碼的底面積大于150mm*150mm,
試驗溫度為23。C,相對濕度為50°/。條件下完成。其中，紙蜂窩芯的固體模
量是用挺度儀測量后計算得來的，其固體模量為
￡s = 0.89GPa ( 1 )
實驗結果與分析
一、靜態壓縮下不同厚跨比紙蜂窩夾層板最佳吸能曲線 材料的靜態緩沖性能可以由其靜態壓縮應力應變曲線得到。單位體積
的變形能可以描述為
P^I"o^ (2)式中￡為材:扦的壓縮應變、fT為材^F的壓縮應力、『對應于壓縮應變為fc、 時單位體積的變形能；靜態壓縮應力應變曲線如圖3所示，根據式(2)可 得紙蜂窩夾層板單位體積吸能量，為了標定紙蜂窩結構的性能，用紙蜂窩 的固體模量-式(1 )對其標準化可得標準化單位體積吸能量和標準化應力 之間的關系曲線，如圖4所示。為了使曲線比較起來更方便，圖4中采用
了對數坐標。在準靜態壓縮下，壓縮應變率可用下式估算
^二 (3)
7，
式(3)中，《為壓縮應變率；v為壓縮位移變化率；r為紙蜂窩夾層板的 厚度。根據式(3),本實驗中紙蜂窩夾層板的壓縮應變率《為10力s。在相 同的應變率下，將不同/〃所對應的能量吸收曲線的肩點連接起來，形成的 最佳能量吸收曲線呈近似線性(如圖4中黑色的粗實線所示)，隨著紙蜂窩 胞元厚跨比？//的增大，最佳吸能點向右上方移動。
二 、動態壓縮下不同厚跨比紙蜂窩夾層板最佳吸能曲線 材料的動態緩沖性能通常由自由跌落實驗機測得的最大加速度靜應 力曲線來表征。根據文獻「13]知，緩沖材料的動態能量吸收可用下式表示
式中，ff-材料單位體積最大變形能；fJm-壓縮最大靜應力； -壓縮靜應力； /Z-沖擊高度；r-緩沖材料厚度；G-沖擊最大加速度。動態壓縮曲線經多項 式擬合如圖5所示。所對應的方程分別如下
G二17.866ct、,2 -78.024c"s, +143.83 350/150D/350-20
G-3.627crst2 -34.926cr,, +151.01 350/150C/350-20
G= 1.9219 crst 2 - 30.053 + 172.58 350/150A/3 50-20 最大加速度靜應力曲線均呈內凹型，只存在一個極值點。當靜應力小 于最小極值點時的靜應力時，隨著靜應力的增大，材料吸能量增大，通過 材料傳遞的加速度降低；當靜應力超過最小極值點時的靜應力時，通過材 料傳遞的沖擊加速度增大，這是因為材料已徹底壓潰，在沖擊過程中出現 了"碰底"的現象，此時材料已經根本沒有緩沖能力。在動態壓縮下，壓縮 應變率可用下式估算
2//式中，V為沖擊最大速度，根據自由落體原理知
v =》-g77 (6)
本實一險中，沖擊高度為//=0.5m,因此動態壓縮應變率為1.7*102/s。 在動態壓縮下，將不同f〃所對應的能量吸收曲線的肩點連接起來-如
圖6中黑色粗實線所示，形成的最佳能量吸收曲線也呈近似線性。隨著紙
蜂窩胞元厚If爭比f〃的增大，最佳吸能點向右上方移動。 三、不同厚跨比紙蜂窩夾層板能量吸收圖
從上述靜動態壓縮實驗分析可知，在同一應變率下，隨著紙蜂窩厚跨 比/〃的增大，其承壓性能和單位體積吸能量都有所增加，且線性增加。因 此，在某一應變率下優化選材時，可以用插值法找到紙蜂窩的最佳厚跨比。 為了考查同一結構紙蜂窩在不同的加載應變率下的緩沖吸能特性，將上述 實驗的能量吸收圖進行匯聚，得到用于檢測紙質蜂窩板芯性能的能量吸收 圖,如圖7所示。圖7示出了一族曲線，它"i兌明隨應變率增大，紙蟲奪窩夾層 板的承壓性能和單位體積最大吸能量都有所增加。圖7中各字母的含義如 下z^蜂窩原紙的厚度；六角形紙蜂窩單層胞壁的邊長；碎為蜂窩 紙板的壓縮應變率；『》蜂窩紙板壓縮過程中單位體積材料的最大吸能量； ￡s為蜂窩原紙的固體模量； / ￡s為用蜂窩原紙固體模量標定的蜂窩紙板 壓縮應力；『/￡s為用蜂窩原紙固體模量標定的蜂窩紙板單位體積變形能。 在同一應變率下，隨著紙蜂窩胞壁厚跨比f〃的增大，蜂窩紙板的承壓性能 和單位體積吸能量都所有增加，且線性增加。因此，在某一應變率下優化
選材時，可以用插值法找到紙蜂窩胞壁的最佳厚跨比。
通過以上所述紙蜂窩夾層板的緩沖吸能性能可以用能量吸收圖表征，
本專利中的能量吸收圖用紙蜂窩材料的固體模量標準化，使不同材質的蜂
窩夾層材料可以集于同一圖上。而且在同一張能量吸收圖上包含了應變率
和紙蜂窩結構信息，且形成了應變率平行族線和紙蜂窩厚跨比平行族線。
借助該能量吸收圖，利用插值法可以實現紙蜂窩厚跨比的優選，這有利于
紙蜂窩結構的優化設計和選材。
本發明中蜂窩紙板能量吸收圖在實際中的應用主要表現在蟲奪窩原紙的
優化選擇和蜂窩紙板結構的優化選擇方面。
本發明中如圖7所示的蜂窩紙板能量吸收圖可以用于作為緩沖承載用
途的蜂窩紙板的優化設計和選材。
蜂窩紙板結構優化主要是設計紙蜂窩芯的最佳厚度和紙蜂窩最佳胞壁厚跨比(由于蜂窩紙板的面紙厚度通常遠小于紙蜂窩芯的厚度，所以通常 將紙蜂窩芯的厚度作為蜂窩紙板的厚度)。
具體實施例l:已知被包裝物體的質量w=10kg,包裝材料和被包裝物 體之間的接觸面積J=0.01 m2,被包裝物的跌落高度//=0.5m ，被包裝物的 脆值為30g,制作蜂窩紙板的蜂窩原紙的固體模量為￡s=0.89GPa，在此介 紹利用蜂窩紙板緩沖性能檢測方法結合蜂窩紙板的能量吸收圖進行優化設 計紙蜂窩芯胞壁厚跨比和蜂窩紙板厚度的方法。
由尋皮包裝物的^失落高度//=0.5m知其最大沖擊速度v=3.2m/s,吸收的 沖擊能量t/=wv2/2=51.2J;因為被包裝辨的脆值"為30g,則其最大許用包 裝力，F=ma=3000N,最大許用峰應力ap=F"=300KN/m2;由蜂窩原紙的 固體才莫量&為0.89GPa知最大許用標準化峰應力ffp/Es=3.4*10-4。借助于圖 7進行蜂窩紙板結構優化的方法如下
(1) 、在已知的能量吸收圖示意圖8中對應峰應力值 /五s,畫出豎線；
(2) 、選擇一個比較適宜的蜂窩紙板厚度r。用它從沖擊速度v估算 出近似應變率4:
鮮二 一 = -
(3) 、用插值法在應變率的平行線族里找到應變率為禪的直線，該線 與(1)所畫的應力線相交，由交叉點確定log(附仏)的對應值，且由蜂窩 原紙的固體模量&計算出單位體積的吸能量『；
(4) 、用(3)得到的『值，已知的吸收能量t/以及被包裝物與蜂窩 紙板的接觸面積A,計算出新的蜂窩紙板的厚度r2;
(5) 、用(4)中的7^按照(2)的方法計算新的應變率4，再按(3) 的方法確定新的log(附Es),『，再按(4)的方法得到新的r3。
重復上述步驟，直到所計算的蜂窩紙板的厚度收劍于某個值，該值即 為蜂窩紙板的最佳厚度。再根據最終應變率與應力線的交叉點的位置，根 據能量吸收圖上的紙蜂窩胞壁厚跨比平行線族找到最佳的紙蜂窩胞壁厚跨 比。上述過程詳細的迭代過程如下
第一次迭代
r,的初始選4奪 50mm產生的應變率，4 63.2/s
在fjp/Es=3.4*l(T4時所對應的『/￡s 7.5* 1 (T4 每單位體積的吸能量，『 6.25*105J/m3 第二次迭代
由t^W^r可知r2 8.24mm
》務正的疼 383/s
修正的W 5.92*105J/m3 第三次迭代
由L^^4r可知r3 8.65mm 最優厚跨比/// 略低于0.020
本例經過3次迭代，所選用的蜂窩紙板厚度即收劍于8.65mm,在實 際應用時可取10mm，所對應的紙蜂窩胞壁最佳厚跨比為0.020。
具體實施例2:已知被包裝物體的質量，w=10kg，包裝材料和被包裝 物體之間的接觸面積，j=0.01w2,被包裝物的跌落高度7/=0.5m，被包裝 物的脆值a為20g,蜂窩紙板的厚度20mm，根據能量吸收圖7找出最佳 的蜂窩原紙彈性模量和最佳蜂窩胞壁厚跨比。
優化選材前可以嘗試先給蜂窩原紙的彈性模量某 一具體的值，其過程 如圖4所示，其具體做法如下
(1) 由被包裝物的跌落高度/Z-0.5m知其最大沖擊速度v-3.2m/s，吸收 的沖擊能量f/=wv2/2=51.2J,由蜂窩紙板與被包裝物之間的接觸面積為 J=0.011112和蜂窩紙板的厚度為15mm知蜂窩紙板的體積為2* 104m3 ，因此蜂 窩紙板每單位體積吸收的能量『=34110/ m3;因為被包裝物的脆值"為20g, 則其最大許用包裝力，F=ma=2000N，最大許用峰應力，ap=FA4=200KN/m2;
(2) 選擇蜂窩原紙固體模量一個適宜值，如五^lGPa,在已知的能量 吸收示意圖7中繪出『/^^3.4P104和(Tp/i^^2n(^的直線，二者相交于點A， 如圖9所示；
(3) 過A點畫一條斜率為1的直線，沿該線移動，保持『和fjp的值不變， 而<又<吏&改變；
(4) 4艮據式(1)計算應變率，在該應變率下選4奪(3)中直線與該應 變率下的能量吸收線的交叉點，得點B;
13(5)在圖9中讀出B點對應的附五s和^/Es值，再根據(1 )中『和 的值
計算出蜂窩原紙的彈性模量&,再根據B點所對應的紙蜂窩胞壁厚跨比平行 線族，用插值法確定B點的最佳厚跨比。.
本例中原紙的彈性模量&為0.85Gpa,紙蜂窩芯胞壁的最佳厚跨比為 略低于0.043。
能量吸收圖比傳統的應力應變曲線和最大加速度靜應力曲線有很大的 優越性和普適性，借助蜂窩紙板能量吸收圖無需大量的試驗便可以系統地 實現蜂窩紙板結構優化設計和蜂窩原紙的優化選擇。其中蜂窩紙板結構優 化設計可以借助于小型的計算機程序用迭代法計算其最終的收斂值。
通過本發明所述蜂窩紙板緩沖性能檢測方法可以快捷、準確實現對蜂 窩紙板的結構優化設計和優化選材，為不同條件下的蜂窩紙板的制作提供 了準確的參考數據，并以此實現了節能高效包裝。
明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1. 一種蜂窩紙板能量吸收圖，其特征在于所述蜂窩紙板能量吸收圖的繪制方法為通過檢測儀檢測蜂窩原紙的固體模量；根據靜態壓縮應力曲線得到所述蜂窩紙芯的靜態壓縮吸能量，并用所述固體模量對所述蜂窩紙芯的吸能量進行標準化，得到標準化單位體積吸能量和標準化應力之間的關系曲線，即能量吸收曲線；在低應變率下，將靜態壓縮所得到的蜂窩紙板的厚度和跨度的比值所對應的能量吸收曲線的肩點連接起來，得到呈近似線性的能量吸收曲線；在高應變率下，根據動態壓縮曲線經多項式擬合得到動態壓縮最大加速度靜應力曲線；在動態壓縮下，將蜂窩紙板的厚度和跨度的比值所對應的能量吸收曲線的肩點連接起來，形成呈近似線性的能量吸收曲線；將上述不同應變率下的能量吸收曲線進行匯總，得到用于檢測紙質蜂窩板芯性能的能量吸收圖。
2. 根據權利要求1所述能量吸收圖，其特征在于:所述檢測儀為挺度儀， 所述固體模量為A =0.89GPa。
3. 根據權利要求1所述能量吸收圖，其特征在于:所述靜態緩沖性能 為『二fcrJs ;式中e為材料的壓縮應變、cr為材料的壓縮應力、『^對應于壓縮應變為e時單位體積的變形能。
4. 根據權利要求1所述能量吸收圖，其特征在于:所述標準化單位體積 吸能量和標準化應力之間的關系曲線采用了對數坐標的形式。
5. 根據權利要求1所述能量吸收圖,其特征在于在準靜態壓縮下，壓縮應變率可用下式估算l上；式中，A為壓縮應變率；v為壓縮位移變化率；r為紙蜂窩夾層板的厚度。
6. 根據權利要求1所述能量吸收圖,其特征在于緩沖材料的動態能量吸收可用.下式表示w二^'!^二、丄！;式中，『為材料單位體積最大變形GT 7'能；^為壓縮最大靜應力； 為壓縮靜應力；//為沖擊高度；r為緩沖材 料厚度；G為沖擊最大加速度。
7. 根據權利要求1所述能量吸收圖,其特征在于:在動態壓縮下，壓縮 應變率可用下式估算;式中，v為沖擊最大速度，才艮據自由落體原理v:V^/7 。
8. —種運用蜂窩紙板能量吸收圖進行蜂窩紙板結構優化選擇的方法，其 特征在于:所述方法包括步驟Al:在所述蜂窩紙板能量吸收圖中找到對應的峰應力值(TP/￡S,并在所 述蜂窩紙板能量吸收圖中畫出對應的應力線；A2:選擇一個適宜的蜂窩紙板厚度rP用它從沖擊速度v，A3:用插值法在應變率的平行線族里找到應變率為禪的直線，該線與所 述A1步中所畫的應力線相交，由交叉點確定log(『/￡，s)的對應值，且由蜂 窩原紙的固體模量&計算出單位體積的吸能量『；A4:用所述A3步中得到的W值，已知的吸收能量 〃以及被包裝物與 蜂窩紙板的接觸面積A，計算出新的蜂窩紙板的厚度r2;A5:用所述A4步中的所述72值按照所述A2步中的方法計算新的應變 率4,再按所述A3步中的方法確定新的1og(附&)、『，再按所述A4步中的方法得到新的r3;A6:重復上述步驟，直到所計算的蜂窩紙板的厚度T收劍于某個值， 該值即為蜂窩紙板的最佳厚度，再根據最終應變率與應力線的交叉點的位 置，根據所述能量吸收圖上的紙蜂窩胞壁厚跨比平行線族找到最佳的紙蜂 窩胞壁厚跨比,所得到的所述蜂窩紙板的最佳厚度和最佳的紙蜂窩胞壁厚 跨比即為所述蜂窩紙板的優化結構。
9.一種運用蜂窩紙板能量吸收圖進行蜂窩原紙選擇的方法，特征在于 所述方法包括步驟B1 :根據被包裝物的跌落高度//，得到所述被包裝物的沖擊速度v和所述被包裝物吸收的沖擊能量f/=wv2/2,由蜂窩紙板與被包裝物之間的接觸面積 J和蜂窩紙板的厚度T,得到所述蜂窩紙板的體積V，并由此得到所述蜂窩紙板每單位體積吸收的能量ff-U/V;因為所述被包裝物的脆值a為已知，則所 述被包裝物的最大許用包裝力/^wa和最大許用峰應力c『FM;B2:選擇蜂窩原紙固體模量的一個適宜值&,在已知的所述蜂窩紙板能 量吸收圖中繪出與附&和 A^的數值相對應的直線，兩直線相交于點A;B3:過所述A點畫一條斜率為1的直線，沿該線移動，保持『和 的值不 變，而但J吏&改變；(—2—")1/2B4:根據式砵二 * = ~~計算應變率，在該應變率下選擇所述B3步中的直線與該應變率下的能量吸收線的交叉點，得點B;B5:在所述^^窩紙板能量吸收圖中讀出所述B點對應的^7&和 /￡;值， 根據所述B1步中『和r7p的值計算出蜂窩原紙的彈性模量&,根據所述B點所 對應的紙蜂窩胞壁厚跨比平行線族，用插值法確定B點的最佳厚跨比。
全文摘要
本發明屬于蜂窩紙板性能檢測應用領域，具體涉及一種根據蜂窩紙板能量吸收圖進行蜂窩紙板結構優化選擇方法和蜂窩原紙選擇方法。通過檢測儀檢測蜂窩原紙的固體模量，并繪制標準化單位體積吸能量和標準化應力之間的關系曲線；將蜂窩紙板的厚度和跨度的比值所對應的能量吸收曲線的肩點連接起來得到的能量吸收曲線進行匯總，得到用于檢測紙質蜂窩板芯性能的能量吸收圖。利用該能量吸收圖，可以快捷、準確實現蜂窩紙板的結構優化設計和優化選材，為不同條件下的蜂窩紙板的制作提供了準確的參考數據，并以此實現了節能高效包裝。
文檔編號G01N19/00GK101470070SQ20071012547
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月24日 優先權日2007年12月24日
發明者王冬梅 申請人:深圳職業技術學院