基于有限元的瓦楞纸板楞型研究

• 作 者: 赵亮
• 出 处: 大连理工大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 瓦楞纸板 有限元 屈曲分析 坐标变换

瓦楞纸板具有夹层结构,是一种层合板,主要用来制造瓦楞纸箱。瓦楞纸箱能承受压力的同时也具有一定的缓冲性能,而且无污染、可再生、质量轻,是一种应用十分广泛的包装制品。因此,研究瓦楞纸板的结构,提高它的力学性能,降低瓦楞纸板原纸用量,降低成本,有利于推广瓦楞包装,保护环境。瓦楞纸板有很多种形式,包括不同层数、楞型、用途等。本文从三层瓦楞纸板入手,根据它的结构特征,将其简化以便进行分析,并建立了有限元模型。建模的主要内容,不但包括建立几何模型,而且还有确定材料常数及边界条件,本文采用控制单元大小的方法划分模型的网格。然后,应用ANSYS参数化设计语言将这些任务程序化,并建立了四层和五层瓦楞纸板模型。由于瓦楞纸板在板平面内承受压力是一种稳定性问题,所以采用屈曲分析,包括特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。通过特征值屈曲分析得到了理想状况下瓦楞纸板的屈曲载荷,非线性屈曲分析得到了有缺陷时瓦楞纸板的屈曲载荷。通过比较具有不同楞高和楞宽的瓦楞纸板的屈曲载荷,研究它的形状与力学性能之间的关系。采用特征值屈曲分析和静力分析的方法研究五层和四层瓦楞纸板在受不同载荷情况下的力学性能,为制造新型四层瓦楞纸板提供依据。最后,比较瓦楞辊与齿轮的齿形,瓦楞辊的主要作用是保证瓦楞原纸的成型,所以它的啮合状况和齿轮差别很大。依据目前国内瓦楞辊的齿形主要是圆弧加内切线的形式,分析它的齿形参数,通过坐标变换的方法建立瓦楞辊啮合方程,研究不同齿形的瓦楞辊啮合情况,进而对此进行优化。