空氣墊在受到跌落沖擊時(shí)的緩沖機(jī)理及性能研究.pdf

1、空氣墊是一種新型的緩沖材料，它是由塑料薄膜包裹氣體而成。從原理上講，空氣墊是利用密閉在塑料薄膜內(nèi)的可壓縮氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)彈性功能。作為緩沖材料，空氣墊具有良好的抗沖擊性和隔振性。 本文研究了空氣墊的幾何特征，并根據(jù)已有的圓柱模型，得到相應(yīng)的改進(jìn)模型。通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)和模擬跌落試驗(yàn)討論兩種模型的可行性。另外，還進(jìn)一步研究了空氣墊的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)其性能的影響。 本文首先研究了空氣墊承受的臨界內(nèi)壓、單向閥強(qiáng)度、以及空氣墊厚度的相互關(guān)系

2、，并通過(guò)對(duì)單向閥的剝離試驗(yàn)以及空氣墊準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)空氣墊可承受的最大內(nèi)壓隨其尺寸的減小而增大。然后通過(guò)對(duì)空氣墊的幾何形狀進(jìn)行近似，得到其承載性能的理論模型，并由此發(fā)現(xiàn)空氣墊的有效承壓面積與壓縮量基本呈線性關(guān)系。在準(zhǔn)靜態(tài)壓縮過(guò)程中，圓柱模型適合表征尺寸小的空氣墊：圓柱改進(jìn)模型則適合表征尺寸大的空氣墊。在沖擊壓縮過(guò)程中，兩種模型都可以較好的表征空氣墊在壓縮時(shí)的動(dòng)態(tài)載荷特性，不過(guò)當(dāng)壓縮量過(guò)大時(shí)，理論模型會(huì)過(guò)高估計(jì)空氣墊的承載能力；在預(yù)測(cè)

3、空氣墊的動(dòng)態(tài)緩沖能力時(shí)，根據(jù)改進(jìn)模型計(jì)算出來(lái)的理論值與試驗(yàn)值，以及其變化規(guī)律更加接近。另外，空氣墊薄膜變形對(duì)靜態(tài)壓縮的影響不明顯；但是對(duì)動(dòng)態(tài)壓縮存在一定的影響。 關(guān)于空氣墊的緩沖性能，在準(zhǔn)靜態(tài)壓縮變形中，初始內(nèi)壓的增加會(huì)使得其緩沖系數(shù)減小，但是當(dāng)初始內(nèi)壓超過(guò)60kPa，其減小程度并不明顯；最小緩沖系數(shù)多發(fā)生在應(yīng)變?yōu)?.4～0.6時(shí)，其最小值介于2.5～3之間；而尺寸對(duì)其靜態(tài)緩沖性能的影響不大。在動(dòng)態(tài)壓縮變形中，隨著空氣墊初始內(nèi)壓