發(fā)泡緩沖材料本構(gòu)模型研究及其CAD應(yīng)用.pdf

1、發(fā)泡緩沖材料是廣泛的用作工業(yè)產(chǎn)品緩沖包裝襯墊,研究緩沖包裝材料在靜態(tài)壓縮、動(dòng)態(tài)壓縮的力學(xué)性能模型,對(duì)于其在緩沖包裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持具有最為實(shí)際的意義。限于工作量和試驗(yàn)材料,作者僅以EPP為研究對(duì)象,聚丙烯因其良好的能量吸收性、可承受多次跌落、環(huán)保性、良好的變形回復(fù)性、熱穩(wěn)定性、質(zhì)輕、尺寸穩(wěn)定性成為在工業(yè)、汽車、包裝行業(yè)越來(lái)越重要的緩沖包裝材料。
　　 對(duì)三種密度的EPP在YE-50壓力試驗(yàn)機(jī)大量試驗(yàn),分析EPP壓縮本構(gòu)方

2、程的影響因子,建立了與密度、形狀函數(shù)相關(guān)的靜態(tài)壓縮,然后考慮應(yīng)變率影響的動(dòng)態(tài)壓縮的本構(gòu)方程,并識(shí)別了方程參數(shù)。
　　 通過(guò)對(duì)不同密度、不同跌落高度、不同厚度的EPP在不同的靜應(yīng)力的試驗(yàn)條件下進(jìn)行大量的動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn),得到其動(dòng)態(tài)壓縮的最大加速度.靜應(yīng)力曲線,并以某型機(jī)柜為例,根據(jù)Gm-σs緩沖包裝設(shè)計(jì)“六步法”理論設(shè)計(jì)并制作了原型包裝,指出傳統(tǒng)緩沖包裝設(shè)計(jì)存在的弊端,同時(shí)對(duì)比分析幾種改進(jìn)的緩沖設(shè)計(jì)理論。利用DY-3沖擊試驗(yàn)機(jī)獲得的試

3、驗(yàn)數(shù)據(jù),建立動(dòng)態(tài)壓縮的應(yīng)力-應(yīng)變模型。該模型只需要一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)就可以擬合得到該材料在不同靜應(yīng)力、不同厚度的加速度.時(shí)間曲線,極大的節(jié)約了試驗(yàn)次數(shù)。為了簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)分析,作者建立了和形狀函數(shù)、應(yīng)變率相關(guān)的簡(jiǎn)化動(dòng)態(tài)壓縮本構(gòu)方程,并根據(jù)試驗(yàn)識(shí)別了模型參數(shù)。
　　 根據(jù)第二章建立了EPP靜態(tài)壓縮的本構(gòu)方程,闡述其在緩沖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,并與采用傳統(tǒng)緩沖包裝Gm-σs法設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)比可以得出采用靜態(tài)壓縮本構(gòu)方程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)結(jié)果偏保守,需要更多的試驗(yàn)

4、材料。通過(guò)靜態(tài)壓縮本構(gòu)方程擬合得到的應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)組,作為緩沖材料的載荷曲線,利用有限元仿真軟件ANSYSLS-DYNA對(duì)DY-3重錘沖擊EPP材料進(jìn)行仿真,得到響應(yīng)加速度時(shí)間曲線并與試驗(yàn)曲線進(jìn)行對(duì)比,誤差在10%以內(nèi),證明利用本構(gòu)方程擬合的應(yīng)力-應(yīng)變載荷曲線既能克服將緩沖材料簡(jiǎn)化為線性材料的缺陷,又避免了需要通過(guò)試驗(yàn)獲取載荷曲線的弊端。根據(jù)第三章建立的簡(jiǎn)化動(dòng)態(tài)壓縮本構(gòu)方程,得到動(dòng)態(tài)壓縮的產(chǎn)品破損邊界曲線,指導(dǎo)緩沖包裝設(shè)計(jì)。
　　

5、 通過(guò)前面章節(jié)的理論闡述、模型方程和試驗(yàn)數(shù)據(jù),本文作者重點(diǎn)闡述利用LabVIEW開發(fā)緩沖設(shè)計(jì)軟件,該軟件根據(jù)用戶輸入條件自動(dòng)計(jì)算出以緩沖面積、材料厚度為設(shè)計(jì)目標(biāo)的緩沖包裝設(shè)計(jì)案例,并且根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)學(xué)處理,建立了緩沖包裝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù),用戶可以根據(jù)需要調(diào)用不同材料、不同密度的材料的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖設(shè)計(jì)。同時(shí)該軟件提供了數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展功能,用戶可以將自己試驗(yàn)得到的某種包裝材料的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中,擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)中的材料種類,該軟件只需要輸入緩沖設(shè)計(jì)材料、