紙漿模塑的緩沖機理及優(yōu)化分析研究.pdf

1、紙漿模塑是以紙漿(或廢紙)為主要原料,經碎解制漿、調料后,注入模具中成型,生產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力一應變關系對密度和加載速率敏感.在結構分析基礎上,提出了紙漿模塑制品的緩沖機理,即紙

2、漿模塑主要通過凸臺側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)化設計紙漿模塑制品結構,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構參數(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、減小凸臺的最大應力,但是相應緩沖性能有所降低；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),承載能力相應降低,通過分析當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力最小,即被包裝物被最不易破壞；在進行制品設計時為滿足簡化模具加工和產品生產要求,可以根據(jù)脫模要求在2°～8°范圍內選擇合適的斜度,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