彈性波在蜂窩紙板中傳播特性的研究.pdf

1、多孔材料在自然界中的存在比較廣泛,具有獨(dú)特的性能,非常廣闊的應(yīng)用前景,是近年來(lái)科學(xué)研究的熱點(diǎn)。蜂窩材料作為多孔材料之一,具有平壓強(qiáng)度高、加載后變形小、回彈性好、緩沖性能好、隔熱隔音等諸多優(yōu)點(diǎn),是如今倍受關(guān)注的包裝材料。隨著以紙代木,以紙代塑的綠色環(huán)保要求,對(duì)蜂窩材料的需求與要求也越來(lái)越高。
　　 近年來(lái),彈性波在材料中傳播特性的研究受到了越來(lái)越多的重視。與蜂窩紙板在靜力學(xué)方面的研究相比,國(guó)內(nèi)外對(duì)涉及到的動(dòng)力學(xué)波動(dòng)問(wèn)題的研究較少。

2、靜力學(xué)考慮的只是加載前和加載后的變形狀態(tài)的不同,當(dāng)彈性體受局部擾動(dòng)后,整個(gè)物體響應(yīng)即刻完成,并不需要經(jīng)歷一段時(shí)間。而彈性動(dòng)力學(xué)則不同,它是考慮時(shí)間過(guò)程的,當(dāng)物體受局部擾動(dòng)后,離擾動(dòng)較遠(yuǎn)的部分不會(huì)立即響應(yīng),而是需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程,物體中的每一點(diǎn)都會(huì)隨著時(shí)間變化。這時(shí)的位移、應(yīng)力、速度等是空間坐標(biāo)的函數(shù),更是時(shí)間坐標(biāo)的函數(shù)。
　　 在產(chǎn)品的運(yùn)輸流通過(guò)程中,特別是在運(yùn)輸過(guò)程中受到?jīng)_擊和振動(dòng)時(shí),包裝件隨緩沖材料一起處于一個(gè)動(dòng)態(tài)的環(huán)境條件下

3、,此時(shí)物質(zhì)微元會(huì)隨著時(shí)間而變化。研究彈性波在蜂窩紙板中傳播的特性,了解動(dòng)力學(xué)參數(shù)隨時(shí)間變化規(guī)律具有現(xiàn)實(shí)意義。本文將彈性波理論應(yīng)用到包裝材料蜂窩紙板中,選取六角蜂窩結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,研究單個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)、蜂窩紙板中彈性波傳播的規(guī)律。本文的研究可以為蜂窩紙板的動(dòng)力學(xué)波動(dòng)研究提供一定的理論指導(dǎo)。
　　 本論文首先闡述了彈性波概念、總結(jié)了彈性波發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀。
　　 其次,由于在研究中作者需要將蜂窩紙板簡(jiǎn)化為一種均勻的線彈性?shī)A層板材

4、,需要對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)的等效線彈性模量進(jìn)行求解。文章第二部分對(duì)六邊形蜂窩材料的共面等效模量和異面等效模量進(jìn)行了求解。研究了各個(gè)模量與蜂窩單元尺寸之間的關(guān)系,為后面的研究做了鋪墊。
　　 然后,文章第三部分基于彈性動(dòng)力學(xué)的基本假設(shè),建立了應(yīng)力、應(yīng)變分析、及應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系,在彈性動(dòng)力學(xué)的基本方程的基礎(chǔ)上建立了波動(dòng)方程,并對(duì)橫波和縱波進(jìn)行了求解。
　　 接著,文章第四部分分析了彈性波在單個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)中的傳播特性,建立了波動(dòng)控制方程和

5、諧波方程。將彈性波理論應(yīng)用到蜂窩紙板隔音中,通過(guò)改變蜂窩結(jié)構(gòu)的材料,蜂窩孔的半徑,蜂窩厚度等因素來(lái)實(shí)現(xiàn)蜂窩結(jié)構(gòu)的隔音和放音性能。得到的結(jié)果為彈性波在這些材料中傳播提供了有用的見(jiàn)解。由于蜂窩結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,研究波在這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的傳播具有一定的困難。文章第五部分將蜂窩紙板簡(jiǎn)化為線彈性板材,研究了彈性波在這種結(jié)構(gòu)中傳播的特性,并求解了位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和速度。
　　 最后,本文利用ABAQUS軟件對(duì)彈性應(yīng)力在蜂窩材料中的傳播進(jìn)行了有限元分