發(fā)泡材料本構(gòu)模型的研究及其在包裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.pdf

1、包裝材料的緩沖性能直接影響包裝緩沖效果的體現(xiàn)，也是包裝設(shè)計(jì)工作中所必須考慮和熟悉的重要因素之一。目前，包裝材料的緩沖性能主要是通過緩沖材料的最大加速度-靜應(yīng)力曲線、應(yīng)力-應(yīng)變曲線及進(jìn)一步通過曲線擬合得到的緩沖系數(shù)-最大應(yīng)力曲線來體現(xiàn)。要想得到上述曲線需要大量的人力、物力，而且實(shí)驗(yàn)步驟相當(dāng)繁瑣。探尋出能夠描述發(fā)泡緩沖材料的本構(gòu)數(shù)學(xué)關(guān)系模型，將會(huì)大大縮小包裝設(shè)計(jì)的工作量；且此法以數(shù)學(xué)理論為依據(jù)，避免了實(shí)驗(yàn)過程中偶然或人為因素的影響，因此測(cè)量

2、曲線將會(huì)更加精準(zhǔn)。研究還有助于設(shè)計(jì)者充分利用其良好的緩沖性能，盡可能節(jié)約和使用發(fā)泡塑料，可見，對(duì)于包裝材料本構(gòu)模型的探索具有及一定的現(xiàn)實(shí)意義及廣闊的應(yīng)用前景。
　　 泡沫塑料作為一種重要的包裝材料，其本構(gòu)關(guān)系的研究始于20世紀(jì)50年代末，由Gent和Thomas開創(chuàng)奠基性工作。本論文將沿著前人研究成果的推進(jìn)，簡(jiǎn)要介紹泡沫塑料從彈性支柱網(wǎng)絡(luò)模型開始的一些重要模型結(jié)構(gòu)，同時(shí)簡(jiǎn)述目前國內(nèi)外關(guān)于泡沫塑料力學(xué)模型的研究現(xiàn)狀。在探索泡沫材料

3、力學(xué)性能的過程中，著重研究本構(gòu)模型各個(gè)參數(shù)項(xiàng)的選擇依據(jù)，及參數(shù)識(shí)別方法。
　　 本論文在探討發(fā)泡緩沖材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線本構(gòu)數(shù)學(xué)模型的過程中，以發(fā)泡聚苯乙烯材料為模型，參考針對(duì)發(fā)泡塑料的Sherwood-Frost本構(gòu)關(guān)系的構(gòu)成，提出常用發(fā)泡包裝緩沖材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線本構(gòu)模型。在不考慮溫度影響的前提下，建立了由材料密度、形狀函數(shù)共同影響的準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線本構(gòu)模型。同時(shí)，研究了應(yīng)變率影響項(xiàng)在發(fā)泡材料靜態(tài)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型中

4、的作用，完善了低密度發(fā)泡聚苯乙烯材料靜態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線本構(gòu)模型的結(jié)構(gòu)。在探索緩沖材料最大加速度-靜應(yīng)力曲線本構(gòu)模型的過程中，選取了低密度發(fā)泡聚乙烯為研究對(duì)象、采用了應(yīng)力-能量法理論驗(yàn)證了最大加速度與吸收能量之間的指數(shù)關(guān)系，并通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，得出模型參數(shù)、繪制系列最大加速度-靜應(yīng)力曲線。
　　 建立包裝材料本構(gòu)模型的主要目的在于方便包裝設(shè)計(jì)，本論文的第四章內(nèi)容將從所提出的本構(gòu)數(shù)學(xué)關(guān)系出發(fā)，根據(jù)數(shù)學(xué)演算推導(dǎo)出簡(jiǎn)便公式。