专利名称：瓦楞纸板平压屈服应力评估方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于瓦楞纸板性能检测及应用领域，涉及一种对瓦楞纸板平压 屈服应力评估方法及利用所述瓦楞纸板平压屈服应力评估方法进行瓦楞原 纸选材应用和瓦楞纸板的结构优化的应用。
技术背景瓦楞纸板作为包装箱的主要材料已经有多年的历史，制箱用瓦楞纸板 的评估方法也相对比较成熟，边压强度、耐破度和戳穿强度均用于表征制 箱用瓦楞纸板的力学性能。制箱用瓦楞纸板力学性能方面的评估也^^艮多，如Rousserie R等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；Urbanik.T.J研究了瓦楞紙板MD ( machine direction)和CD(cross direction)方向非线性屈曲理论，并用材料压缩失效和结构屈曲失效之间的 相互关系修正了该理论，为瓦楞纸箱抗压能力的评估奠定了基础； Biancolini M. E.等用试验和有限元理论模型两种方式分析了瓦楞纸板的力 学特性，并分析了瓦楞纸箱的屈曲载荷；Oranis Panyarjun和Gary Burgess 预测了瓦楞纸箱的弯曲强度。然而，近几年随着人们对泡沫塑料给环境造 成的白色污染越来越重视，人们纷纷寻求环保型包装材料，如选用瓦楞纸 板作为緩冲材料。目前有些打印机、电脑等的包装已经采用了瓦楞纸板作 为緩冲材料。可是，设计出来的瓦楞纸板如何在节省材料的基础上又能符 合承载要求，到底选用多少模量的瓦楞原纸緩沖材料才能在节省材料的基 础上又能满足承载要求，瓦楞纸板的结构如何设计才能在节省材料的基础 上又能满足承载要求，目前还没有相关的设计依据。 发明内容为了解决现有技术中不能有效解决设计出来的瓦楞纸板如何在节省材 料的基础上又能符合承载要求，到底选用多少模量的瓦楞原纸緩冲材料才 能在节省材料的基础上又能满足承载要求，瓦楞纸板的结构如何设计才能 在节省材料的基础上又能满足承载要求的技术问题，本发明提供了 一种瓦 楞纸板平压屈^应力评估方法及其应用。本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为提供一种瓦楞纸板平压 屈服应力评估方法，所述瓦楞纸板平压屈服应力评估方法包括步骤通过测量装置测量瓦楞原纸的厚度t瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/、瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r和瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间 的夹角化通过检测装置检测瓦楞原纸的弹性模量&; 根据公式 ,=，^"A 得到瓦楞纸板平压屈服应力。根据本发明的一优选实施例所述瓦楞纸板平压屈月良应力评估方法的 步骤还可以为通过检测装置检测瓦楞原纸的弹性模量￡s ;通过测量装置测量瓦楞原纸的厚度t、瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长1、 瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r和瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间 的夹角e;根据公式 =f7^34 得到瓦楞纸板平压屈服应力。本发明还提供了 一种瓦楞纸板平压屈服应力评估方法的应用，所述应 用为在已知瓦楞纸板緩沖村垫需承受的最大平压屈服应力(Tel的前提下进 行瓦楞原纸选材的应用，所述瓦楞原纸选材应用方法包括步骤预设瓦楞原纸的厚度？、瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/、瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r和瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间的夹角化根据所述平压屈服应力评估公式进行变形得到瓦楞原纸模量 五一 12crg/(cos6> + r〃) '一 ~~"2(〃/)3~~;根据所述瓦楞原纸模量进行瓦楞原纸选材。本发明还提供了一种瓦楞纸板平压屈服应力评估方法的应用，所述应用为在已知瓦楞纸板緩冲衬垫需承受的最大平压屈月l应力&的前提下进 行瓦楞纸板的结构优化的应用，所述瓦楞纸板的结构优化应用方法包括步骤预设瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r、瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面 材料之间的夹角^和预选瓦楞原纸模量A;根据所述平压屈服应力评估公式进行变形得到所述瓦楞原纸的厚度f与所述瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/的对应关系为(=(12 /(cof+r〃)))根据所述瓦楞原纸厚度f与所述瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/的对应关系W进行瓦楞纸板的结构设计。本发明还提供又一种瓦楞纸板平压屈服应力评估方法的应用，所述应 用为在已知瓦楞纸板緩冲衬垫需承受的最大平压屈服应力ffel的前提下进 行瓦楞纸板的结构优化的应用，所述瓦楞纸板的结构优化应用方法包括步骤预设瓦楞原纸的厚度？、瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间的夹角0 和预选瓦楞原纸模量A ;根据所述平压屈服应力评估公式进行变形得到所述瓦楞纸板瓦楞夹 芯与面纸之间的粘贴宽度r与所述瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/的对应关系为<formula>formula see original document page 6</formula>根据所述瓦楞纸板瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r与所述瓦楞夹层 之间瓦楞胞壁的边长/的对应关系r//进行瓦楞纸板的结构设计。本发明有效的解决了现有技术问题，实现了瓦楞纸板在满足承载要求 的基础上最大限度节省材料，并为瓦楞原纸緩冲材料的选材和瓦楞纸板的 结构设计提供了有效的依据，本发明具有很高的实用性。
图1.瓦楞纸板准静态压缩应力应变曲线四阶段示意图； 图2.瓦楞纸板结构参数示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一 步说明请参阅图1，瓦楞纸板准静态压缩应力应变曲线四阶段示意图，如图1 所示，多层瓦楞纸板静态压缩吸能过程可简化为线弹性、首次屈曲和多次 屈曲至局部密实化四阶段，它的静态承载和緩冲性能可以借助其结构参数 用分段函数数学模型表征。模型中采用瓦楞结构的固体模量对其承压性能 进行标准化，更加突出了其结构性能，并可以将不同材质的瓦楞夹层结构 的承载緩冲性能用同一张图表示出来，增大了模型的适用范围。借助于此 多层瓦楞纸板的静态压缩本构模型无需大量的试验就可以评估其承载和緩 冲性能，有助于瓦楞结构的优化和緩冲包装的优化设计。能量吸收曲线理论模型从瓦楞纸板的结构因素入手较好地解释了瓦楞 纸板在压缩过程中不同阶段的能量吸收过程。该能量吸收曲线理论模型采 用瓦楞结构的固体量￡s标准化，使其对于不同材质的瓦楞夹层结构具有一定的普适性。从多层瓦楞纸板能量吸收理论曲线与试验曲线的对比可以看 出该能量吸收曲线理论模型与试验所得结果是基本一致的，在进行包装设计时完全可以借助能量吸收曲线的理论模型无需大量的试^r就可以评估多 层瓦楞纸板的緩冲性能，这有利于瓦楞纸板结构优化设计和瓦楞原纸的优 化选材。请参阅图2瓦楞纸板结构参数示意图，在图中示出了瓦楞原纸的厚度 r瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/、瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r和 瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间的夹角&本发明提供的瓦楞纸板平压屈服应力评估方法，包括步骤通过测量 装置测量出瓦楞原纸的厚度r瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/、瓦楞夹芯 与面纸之间的粘贴宽度r和瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间的夹角伏通过检测装置检测瓦楞原纸的弹性模量&;根据公式 =，2化进行计算，就可以得到瓦楞纸板平压屈服应力。当然，在检测过程中也可以先通过检测装置检测瓦楞原纸的弹性模量 ￡s;再通过测量装置测量瓦楞原纸的厚度"瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边 长/、瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r和瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间的夹角化然后根据公式 ,=f^34 (1)也可以计算得到瓦楞纸板平压屈服应力。本发明还4是供了瓦楞纸板平压屈服应力评估方法的应用，第一种应用为在已知瓦楞纸板緩冲衬垫需承受的最大平压屈服应力CTel的前提下进行 瓦楞原纸选材的应用，所述瓦楞原纸选材应用方法包括步骤首先、预设 瓦楞原纸的厚度"瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/、瓦楞夹芯与面纸之间 的粘贴宽度^和瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间的夹角化其次、根 据所述平压屈服应力评估公式进行变形得到瓦楞原纸模量12t7e/(cos6> + W/)选材，为了使瓦楞纸板有一定的承载余量，所选择的瓦楞原纸的模量可以 稍大于通过式(2)得到的瓦楞原纸模量数值。第二种应用为在已知瓦楞纸板緩冲衬垫需承受的最大平压屈服应力 ael的前提下进行瓦楞纸板的结构优化的应用，所述瓦楞纸板的结构优化应~~:二 2— (2);最后，根据得到的瓦楞原纸模量进行瓦楞原纸用方法包括步骤首先、预设瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r、瓦楞夹 芯的斜面胞壁与贴面材料之间的夹角6和预选瓦楞原纸模量& ;其次、根 据所述平压屈服应力评估公式进行变形得到所述瓦楞原纸的厚度f与所述瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/的对应关系为(=(12f7e/(cof "〃))) (3 );最后，根据所述瓦楞原纸厚度/与所述瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/的 对应关系///进行瓦楞纸板的结构设计，。另一种通过瓦楞纸板平压屈服应力评估方法进行瓦楞纸板结构优化 的应用为在已知瓦楞纸板緩冲衬垫需承受的最大平压屈服应力&的前提 下进行瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r与所述瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的 边长/的对应关系的结构优化设计的应用，该应用方法包括步骤首先、 预设瓦楞原纸的厚度f、瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间的夹角0和 预选瓦楞原纸模量A;其次、根据所述平压屈服应力评估公式进行变形得 到所述瓦楞纸板瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r与所述瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/的对应关系为二 =《^A(^)3 —12 (4);最后、根据所述瓦楞纸板瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r与所述瓦楞夹层之间瓦楞 胞壁的边长/的对应关系r//进行瓦楞纸板的结构设计。本发明瓦楞纸板平压屈服应力评估方法及其应用有效的解决了现有技 术问题，实现了瓦楞纸板在满足承载要求的基础上最大限度节省材料，并 为瓦楞原纸緩冲材料的选材和瓦楞纸板的结构设计提供了有效的依据，本 发明具有很高的实用性明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种瓦楞纸板平压屈服应力评估方法，其特征在于所述瓦楞纸板平压屈服应力评估方法包括步骤A通过测量装置测量瓦楞原纸的厚度t、瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长l、瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r和瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间的夹角θ；B通过检测装置检测瓦楞原纸的弹性模量Es；C根据公式<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><msub> <mi>σ</mi> <mi>el</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>K</mi><msup> <mi>π</mi> <mn>2</mn></msup><msup> <mi>t</mi> <mn>3</mn></msup><msub> <mi>E</mi> <mi>s</mi></msub> </mrow> <mrow><mn>12</mn><msup> <mi>l</mi> <mn>2</mn></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>+</mo> <mi>l</mi> <mi>cos</mi> <mi>θ</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="S2008100654310C00011.gif" wi="153" he="44" img-content="drawing" img-format="tif"/-->得到瓦楞纸板平压屈服应力。
2. 根据权利要求1所述瓦楞纸板平压屈服应力评估方法，其特征在于 所述瓦楞纸板平压屈力l应力评估方法包括步骤a:通过检测装置检测瓦楞原纸的弹性模量仏；b:通过测量装置测量瓦楞原纸的厚度"瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边 长/、瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r和瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料 之间的夹角0;c:根据公式 ,=f"Y&得到瓦楞纸板平压屈服应力。 12/， + /cos^)
3. —种瓦楞纸板平压屈服应力评估方法的应用，其特征在于所述应 用为在已知瓦楞纸板緩冲衬垫需承受的最大平压屈服应力 的前提下进 行瓦楞原纸选材的应用，所述瓦楞原纸选材应用方法包括步骤D:预设瓦楞原纸的厚度f、瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/、瓦楞夹芯 与面纸之间的粘贴宽度r和瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间的夹角《E:根据所述平压屈服应力评估公式进行变形得到瓦楞原纸模量 五—12o"w(cos6> + W/)F:根据所述瓦楞原纸模量进行瓦楞原纸选材。
4. 一种瓦楞纸板平压屈服应力评估方法的应用，其特征在于所述应 用为在已知瓦楞纸板緩冲村垫需承受的最大平压屈服应力 的前提下进 行瓦楞纸板的结构优化的应用，所述瓦楞纸板的结构优化应用方法包括步 骤G:预设瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r、瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴 面材料之间的夹角《和预选瓦楞原纸模量A;H:根据所述平压屈服应力评估公式进行变形得到所述瓦楞原纸的厚 度f与所述瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/的对应关系为 <formula>formula see original document page 3</formula> .I:根据所述瓦楞原纸厚度f与所述瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/的 对应关系V/进行瓦楞纸板的结构设计。
5.—种瓦楞纸板平压屈服应力评估方法的应用，其特征在于所述应用为在已知瓦楞纸板緩沖衬垫需承受的最大平压屈服应力0"el的前提下进行瓦楞纸板的结构优化的应用，所述瓦楞纸板的结构优化应用方法包括步 骤J:预设瓦楞原纸的厚度r瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间的夹角 0和预选瓦楞原纸模量&;K:根据所述平压屈服应力评估公式进行变形得到所述瓦楞纸板瓦楞 夹芯与面纸之间的粘贴宽度r与所述瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长/的对应关系为<formula>formula see original document page 3</formula>，L:根据所述瓦楞纸板瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r与所述瓦楞夹 层之间瓦楞胞壁的边长/的对应关系r//进行瓦楞纸板的结构设计。
全文摘要
本发明属于瓦楞纸板性能检测及应用领域，具体涉及一种瓦楞纸板平压屈服应力评估方法及其应用。该瓦楞纸板平压屈服应力评估方法为通过测量装置测量瓦楞原纸的厚度t、瓦楞夹层之间瓦楞胞壁的边长l、瓦楞夹芯与面纸之间的粘贴宽度r和瓦楞夹芯的斜面胞壁与贴面材料之间的夹角θ；通过检测装置检测瓦楞原纸的弹性模量E<sub>s</sub>；根据公式σ<sub>el</sub>=kπ<sup>2</sup>t<sup>3</sup>E<sub>s</sub>/12l<sup>2</sup>(r+lcosθ)得到瓦楞纸板平压屈服应力，其中K为修正系数，一般取为0.6至0.7，它由生产设备和生产条件决定。利用瓦楞纸板平压屈服应力评估方法还可以进行瓦楞原纸选材和瓦楞纸板的结构优化。本发明为瓦楞纸板在满足承载要求的基础上最大限度节省材料，并为瓦楞原纸缓冲材料的选材和瓦楞纸板的结构设计提供了有效的依据，具有很高的实用性。
文档编号G06F19/00GK101241058SQ20081006543
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月26日 优先权日2008年2月26日
发明者王冬梅 申请人:深圳职业技术学院