《双瓦楞纸板振动传递特性的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双瓦楞纸板振动传递特性的研究（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西安理工大学硕士学位论文双瓦楞纸板振动传递特性研究姓名：付云岗申请学位级别：硕士专业：包装工程指导教师：骆光林;郭彦峰20050301摘 要 I 题 目：双瓦楞纸板振动传递特性研究 学科名称：包装工程 硕 士 生：付云岗 （签名） 指导教师：骆光林 教 授 （签名） 郭彦峰 副教授 （签名） 答辩日期：2005 年 3 月 摘摘 要要 针对双瓦楞纸板在缓冲防振包装理论与技术中的振动传递特性，本文采用正交各向异性板理论、有限单元法研究了双瓦楞纸板的峰值频率、传递率以及阻尼比等振动传递特性，并进行了抗弯刚度试验和振动传递特性试验研究。 首先，本文采用正交各向异性板理论，分析了瓦楞纸板的横向振动特性
2、，得到瓦楞纸板在垂直载荷作用下的横向振动微分方程式及其经典解法，并对横向振动进行了近似解法求解，推导出了瓦楞纸板固有频率的计算公式。 其次，本文还通过抗弯刚度试验对双瓦楞纸板的抗弯刚度进行了测试和计算，试验结果表明双瓦楞纸板具有显著的各向异性。 然后，本文还采用 ANSYS6.1 有限元分析软件对双瓦楞纸板模型进行了横向振动有限元分析，得到了静态分析、模态分析和谐波响应分析结果。 本文还在试验条件下模拟了双瓦楞纸板在实际条件下的振动激励响应，绘制了在不同静应力条件下双瓦楞纸板的振动传递率曲线，得到了双瓦楞纸板的峰值频率、传递率,并对阻尼比进行了估算。 最后，将试验结果与有限元分析结果进行了比较
3、，表明双瓦楞纸板的振动具有多模态性，在高频阶段具有衰减性，但有限元分析得出的固有频率较低，而且振动响应曲线较为光滑。 关键词：关键词： 瓦楞纸板, 正交各向异性, 刚度, 振动传递特性, 有限元分析 摘 要 III SubjectSubject: RESEARCH ON VIBRATION TRANSMISSIBILITY OF DOUBLED-WALL CORRUGATED PAPERBOARD Major: RESEARCH ON VIBRATION TRANSMISSIBILITY OF DOUBLED-WALL CORRUGATED PAPERBOARD Major: Packagin
4、g Engineering Candidate: Candidate: Fu Yungang （Signature： ） InstructorInstructor: Luo Guanglin （Signature： ） Guo Yanfeng （Signature： ） Answer Date: Answer Date: March, 2005 Abstract Abstract For vibration transmissibility of doubled-wall corrugated paperboard in the field of theory and technology o
5、n cushioning and anti-vibration packaging, based on the theory of orthotropic plate and finite element analysis, vibration transmissibility such as peak frequencies, transmissibility, damping ratio are researched。Furthermore，the rigidity properties and vibration transmissibility are tested. At first
6、, based on the theory of orthotropic plate, the transverse vibration properties of the doubled-wall corrugated paperboard are researched, and the transverse vibration differential equation of the doubled-wall corrugated paperboard is presented. The formula of the natural frequencies is respectively
7、obtained by classical and approximate solution. Secondly, the rigidity properties of the doubled-wall corrugated paperboard are tested and calculated, which indicated that the doubled-wall corrugated paperboard is significantly anisotropy. Thirdly, the finite element analysis of the transverse vibra
8、tion properties is carries out by ANSYS, which is a software of finite element analysis. The results of static analysis、modal analysis and harmonic 西安理工大学硕士学位论文 IVresponse analysis of the double-wall corrugated paperboard are obtained. The vibration response of the doubled-wall corrugated paperboard
9、 is tested by making vibration transfer experiment in laboratory. The transmissibility curves at different static compressive stress, peak frequencies、transmissibility are measured and used to estimate damping ratio of the doubled-wall corrugated paperboards. At last, the results of vibration transm
10、issibility testing are compared with the ones of finite element analysis, which indicated that the vibration transmissibility of doubled-wall corrugated paperboards have multiple peak frequencies and can efficiently attenuate vibration with higher frequency during distribution. Obtained from finite
11、element analysis, the natural frequencies are smaller and the curves are smoother. Keywords: Keywords: Corrugated Paperboard, Orthotropic, Rigidity, Vibration Transmissibility, Finite Element Analysis 绪 论 1 1 绪论1 绪论 1.1 研究背景及意义 在装卸、运输、存储以及现代物流过程中，包装产品受到冲击、振动载荷具有普遍性，因包装不善所造成的经济损失也很严重，我国每年因包装破损所造成的直接经
12、济损失超过 100 亿元，其中较多部分是由于缓冲、防振不够引起的1。因此，对缓冲包装材料进行研究具有经济意义，而且缓冲包装材料是目前包装动力学的主要研究领域。 瓦楞纸板由于其原料丰富， 易于大批量生产和加工切割成各种形状和尺寸，具有良好的缓冲性能，且可回收处理再利用，是一种典型的绿色缓冲包装材料2。在运输包装中，瓦楞纸板的使用量占有很大的比重，被广泛用来制作各种缓冲包装结构件，其应用方式主要有：瓦楞纸箱、缓冲衬垫、托盘等。 瓦楞纸板的空间结构特征直接影响了双瓦楞纸板的力学性能， 尤其是对静态压缩特性、 动态冲击特性和振动传递特性等与缓冲包装密切相关的性能。瓦楞纸板具有以下三方面的结构特征3：
13、(1) 具有多相性，包括固相、液相及气相。固相成分包括植物纤维、胶料、填料及染料等，是决定双瓦楞纸板力学性质的主要因素；而液相和气相成分的存在使其力学性质复杂多变。 (2) 具有各向异性。 一方面由于瓦楞纸板的组成成分主要为纸材； 另一方面其本身在空间结构、 排列及取向上存在较大差异， 以致于瓦楞纸板的力学性质具有显著的各向异性。 (3) 瓦楞纸板夹层板结构。瓦楞纸板属于（曲线波）波形夹层板结构，应用中只能依靠增加或减少瓦楞纸芯的层数来改变厚度，如双瓦楞纸板（五层） 、三瓦楞纸板（七层） 。 本文正是根据双瓦楞纸板的空间结构特征， 从宏观上把双瓦楞纸板近西安理工大学硕士学位论文 2似为具有正交
14、各向异性的夹层板， 利用相关的理论对双瓦楞纸板进行了振动特性理论分析和抗弯刚度试验研究，与以往的瓦楞纸板分析有所突破；本文还将大型有限元分析软件 ANSYS 应用到瓦楞纸板空间结构分析中来，从一个全新的角度来分析双瓦楞纸板的空间结构和振动特性；最后在试验条件下模拟双瓦楞纸板在实际流通条件下的振动响应， 评定双瓦楞纸板振动传递特性及对包装产品的保护能力。 1.2 国内外研究现状 瓦楞纸板自发明至今， 国内外许多学者对其进行了大量的理论与试验研究，主要表现在以下几个方面： 在瓦楞纸箱方面，国外的 Cox4在 1954 年研究瓦楞纸箱侧板的受力分析时， 得到一个半经验公式， 指出纸箱侧板的压损强度与
15、临界载荷及材料的边压强度有一个幂函数关系； Mckee5在 1963 年导出了纸箱抗压强度(BCS)的 Mckee 简化公式。在国内，高宗海、许文才6系统分析了瓦楞纸箱的抗压强度及其影响因素， 提出了提高其抗压强度的方法和措施； 刘功等7从动态和静态两方面叙述了纸箱的强度计算方法， 分析了动静态因素对纸箱压缩强度的影响。 在瓦楞纸板衬垫方面，国外的 J. Marcondes8研究了瓦楞纸板的缓冲性能及湿度对其缓冲性能的影响； Michael A.Sek9等建立了瓦楞纸板基于静态及准动态压缩试验数据的缓冲特性数学模型。在国内，许文才等10对几种常用结构形式的瓦楞纸板衬垫进行了动态性能测试， 得出
16、了其相应的最大加速度静应力曲线。 高德、 奚德昌等11， 12对瓦楞纸板的平压强度、边压强度及侧压强度进行了测试， 给出了相应的应力应变曲线， 并初步探讨了纸板非线性粘弹塑性模型的建立方法；在此基础之上，高德、王振林等13根据 B 楞双瓦楞纸板衬垫静、动态平压的测试数据，建立了能较为全面地反应瓦楞纸板衬垫在不同条件下连续多次平压冲击时动态响应的非线性粘弹塑性模型。 绪 论 3 在其他方面，国外的 F. Rousserie 和 J. Pouyet14对瓦楞纸板夹芯结构进行了试验研究， 并建立了夹芯结构的模型。 国内的许文才等15对不同结构的瓦楞纸板托盘进行了试验研究，得出了相应的压力试验参数；耿敏、熊宏智等16， 17通过试验对瓦楞结构、 蜂窝结构及其复合结构的刚度进行了比较，初步证明了复合结构的性能较瓦楞结构、蜂窝结构大大增强。 从以上的研究现状来看，目前国内外对瓦楞
