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
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靜態壓縮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壓縮性能曲線的RMT計算機輔助壓力自動測試系統對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靜態壓縮F-δ、σ-ε特性曲線。
1、多層疊加蜂窩紙板靜態壓縮特性理論分析
單層蜂窩紙板小速率(6mm／min)連續靜態壓縮F-δ、σ-ε特性曲線如圖1所示；較大速率(60mm／min)連續靜態壓縮，F-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壓縮特性曲線都明顯呈現出彈性、彈塑性、塑性和壓實變形4個階段；彈性階段產生的應力峰值是塑性階段產生的應力值的2倍左右。
根據上面單層蜂窩紙板的靜態壓縮特性進行分析，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，同時經歷彈塑性、塑性和壓實變形各階段。
由于蜂窩紙板在生產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，經歷彈塑性、塑性和壓實變形各階段。其靜態壓縮特性曲線也應為各層靜態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壓縮特性的試驗研究
2．1靜態壓縮試驗
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，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壓縮特性F-δ、σ-ε曲線如圖3所示，較大速率靜態壓縮特性F-δ、σ-ε曲線如圖4所示。
2．2靜態壓縮特性分析通過分析
圖3、圖4可知：
1)由試驗所得靜態壓縮特性明顯分為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、結語
通過以上試驗及分析，可得以下結論：
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生不利影響，在使用中應加以注意。
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