[摘要] 研究紙漿模塑材料的力學(xué)性能,包括紙漿模塑材料拉伸時(shí)彈性模量、泊松比等參數(shù)的檢測(cè),從而為紙漿模塑緩沖包裝結(jié)構(gòu)的有限元分析和設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。由于紙漿模塑材料單向拉伸時(shí)橫向變形非常小且不宜采用接觸式應(yīng)變測(cè)量方法,變形測(cè)量比較困難,所以文中將數(shù)字相關(guān)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于橫向變形的測(cè)量,較好地解決了紙漿模塑材料的橫向變形系數(shù)測(cè)量問(wèn)題。
關(guān)鍵詞: 紙漿模塑; 力學(xué)性能; 數(shù)字相關(guān)測(cè)量
近年來(lái),國(guó)際公約和許多國(guó)家的新法令、新規(guī)定禁用或限制使用如聚苯乙烯發(fā)泡塑料( EPS) 等一批對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重污染的產(chǎn)品,越來(lái)越多的電子信息工業(yè)廠(chǎng)商已用紙漿模塑等紙基緩沖材料取代EPS 作為產(chǎn)品包裝,以減少包裝廢棄物對(duì)環(huán)境的污染,紙漿模塑制品發(fā)展迅速。由于紙漿模塑材料過(guò)于致密,該包裝制品主要是通過(guò)制品的力學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)增大緩沖性能,所以紙漿模塑緩沖包裝制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要。目前紙漿模塑緩沖包裝的設(shè)計(jì)方法仍然是經(jīng)驗(yàn)性的設(shè)計(jì)方法,其設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高。然而要想設(shè)計(jì)出緩沖性能優(yōu)良的紙漿模塑緩沖包裝結(jié)構(gòu),比較好的方法是采用CAD/ CAE等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法,而這種設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)就是要研究材料的力學(xué)性能并建立起材料的
本構(gòu)模型。
目前對(duì)紙漿模塑的研究主要集中在如下幾方面:Danny G.Eagleton 等研究了紙漿模塑材料在低應(yīng)力和一次沖擊的情況下的緩沖性能[1 ] 。Jorge Marcondes 等指出了紙漿模塑結(jié)構(gòu)制品的緩沖能力[2 ] 。J . Hoffmann 確定了紙漿模塑包裝的結(jié)構(gòu)形狀與靜強(qiáng)度和動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系[3 ] 。王高升等根據(jù)紙漿模塑緩沖結(jié)構(gòu)單元的靜態(tài)壓縮曲線(xiàn)研究了紙漿模塑緩沖包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理[4 ] ,但這種設(shè)計(jì)方法無(wú)法適用更多的結(jié)構(gòu)形式及尺寸變化?？涤聞偟葘?duì)紙漿模塑制品結(jié)構(gòu)參數(shù)與緩沖作用進(jìn)行了研究[5 ] 。
以上這些工作并沒(méi)有研究材料本身的力學(xué)性能。據(jù)紙漿模塑材料的成型原理,對(duì)于一般的工程應(yīng)用問(wèn)題,可視其為各向同性材料。本文實(shí)驗(yàn)研究紙漿模塑材料的力學(xué)性能,包括紙漿模塑材料拉伸時(shí)彈性模量、泊松比等參數(shù)的檢測(cè),以及全場(chǎng)變形分析,從而為紙漿模塑緩沖包裝結(jié)構(gòu)的有限元分析和設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。由于紙漿模塑材料單向拉伸時(shí)橫向變形非常小,對(duì)溫度、濕度等環(huán)境因素影響敏感,變形測(cè)量比較困難,不宜采用接觸式變形測(cè)量方法,所以本文將數(shù)字相關(guān)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于橫向變形的測(cè)量,較好地解決了紙漿模塑材料的橫向變形系數(shù)測(cè)量和全場(chǎng)變形測(cè)量問(wèn)題。
1 變形測(cè)量原理
數(shù)字相關(guān)測(cè)量方法(DICM) 首先由Peters 和Sutton 等提出,是根據(jù)物體表面隨機(jī)分布的粒子的反射光強(qiáng)分布在變形前后的概率統(tǒng)計(jì)相關(guān)性來(lái)確定物體表面位移和應(yīng)變。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理計(jì)算參考圖像與目標(biāo)圖像之間的相關(guān)性,它是反映兩個(gè)圖像相似程度的一個(gè)數(shù)學(xué)指標(biāo)。由統(tǒng)計(jì)學(xué)可知,定義S 為相關(guān)因子:
(待續(xù))
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