论文部分内容阅读
包装材料的缓冲性能直接影响包装缓冲效果的体现，也是包装设计工作中所必须考虑和熟悉的重要因素之一。目前，包装材料的缓冲性能主要是通过缓冲材料的最大加速度-静应力曲线、应力-应变曲线及进一步通过曲线拟合得到的缓冲系数-最大应力曲线来体现。要想得到上述曲线需要大量的人力、物力，而且实验步骤相当繁琐。探寻出能够描述发泡缓冲材料的本构数学关系模型，将会大大缩小包装设计的工作量；且此法以数学理论为依据，避免了实验过程中偶然或人为因素的影响，因此测量曲线将会更加精准。研究还有助于设计者充分利用其良好的缓冲性能，尽可能节约和使用发泡塑料，可见，对于包装材料本构模型的探索具有及一定的现实意义及广阔的应用前景。
泡沫塑料作为一种重要的包装材料，其本构关系的研究始于20世纪50年代末，由Gent和Thomas开创奠基性工作。本论文将沿着前人研究成果的推进，简要介绍泡沫塑料从弹性支柱网络模型开始的一些重要模型结构，同时简述目前国内外关于泡沫塑料力学模型的研究现状。在探索泡沫材料力学性能的过程中，着重研究本构模型各个参数项的选择依据，及参数识别方法。
本论文在探讨发泡缓冲材料应力-应变曲线本构数学模型的过程中，以发泡聚苯乙烯材料为模型，参考针对发泡塑料的Sherwood-Frost本构关系的构成，提出常用发泡包装缓冲材料的应力-应变曲线本构模型。在不考虑温度影响的前提下，建立了由材料密度、形状函数共同影响的准静态应力-应变曲线本构模型。同时，研究了应变率影响项在发泡材料静态压缩应力-应变本构模型中的作用，完善了低密度发泡聚苯乙烯材料静态应力-应变曲线本构模型的结构。在探索缓冲材料最大加速度-静应力曲线本构模型的过程中，选取了低密度发泡聚乙烯为研究对象、采用了应力-能量法理论验证了最大加速度与吸收能量之间的指数关系，并通过大量实验数据进行曲线拟合，得出模型参数、绘制系列最大加速度-静应力曲线。
建立包装材料本构模型的主要目的在于方便包装设计，本论文的第四章内容将从所提出的本构数学关系出发，根据数学演算推导出简便公式。在包装设计工程中，可以直接将已知设计参数代入上述简便公式进行数学运算，很容易得出运输包装所需缓冲材料的密度和厚度等数据。并进行了实例验证，设计者可从中体验出包装材料本构模型在包装设计工作中的便捷性。