紙漿模塑的緩沖機(jī)理及優(yōu)化分析研究.pdf

1、紙漿模塑是以紙漿(或廢紙)為主要原料,經(jīng)碎解制漿、調(diào)料后,注入模具中成型,生產(chǎn)的一種極具緩沖性和韌性極佳的新型可降解環(huán)保包裝制品.具有與包裝物外型相吻合的幾何形狀和良好的防震、防沖擊、防靜電、防腐等優(yōu)點,在工業(yè)包裝領(lǐng)域中有著廣闊的市場和發(fā)展前景. 本文著重研究了紙漿模塑材料的力學(xué)特性,通過不同密度和加載速率下的短距壓縮實驗,得出紙漿模塑材料的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系對密度和加載速率敏感.在結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)上,提出了紙漿模塑制品的緩沖機(jī)理,即紙

2、漿模塑主要通過凸臺側(cè)壁的屈曲變形與破壞來吸收能量,并延長載荷作用時間來達(dá)到緩沖目的,其材料本身幾乎沒有緩沖性. 本文通過有限元數(shù)值分析方法優(yōu)化設(shè)計紙漿模塑制品結(jié)構(gòu),首先與實驗對比驗證了該方法的精確性.然后分別討論了各幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)、凸臺個數(shù)和凸臺之間的相對位置對凸臺承載能力、緩沖性及強(qiáng)度的影響.增加凸臺厚度、受載邊總長度、凸臺個數(shù)以及改用圓柱或圓錐凸臺有利于提高凸臺的承載能力、減小凸臺的最大應(yīng)力,但是相應(yīng)緩沖性能有所降低；雖然凸臺

3、高度的增加緩沖性能有所提高,但凸臺過高時凸臺容易失穩(wěn),承載能力相應(yīng)降低,通過分析當(dāng)凸臺的高度等于凸臺的承載面邊長時不但凸臺的承載能力、緩沖性能較好而且被包裝物的最大應(yīng)力最小,即被包裝物被最不易破壞；在進(jìn)行制品設(shè)計時為滿足簡化模具加工和產(chǎn)品生產(chǎn)要求,可以根據(jù)脫模要求在2°～8°范圍內(nèi)選擇合適的斜度,脫模斜度不宜過大. 通過對紙模變形過程的模擬與歸納,總結(jié)出參數(shù)單位長度載荷K<,1>、被包裝物單位面積上的支撐點個數(shù)K<,2>、支撐點