蜂窝纸板侧压强度实验研究

1、蜂窝纸板侧压强度实验研究计宏伟1，徐革玲2，李俊超1，邵文泉1，王怀文1（1天津商学院机械学院，天津 300134；2广州出入境检验检疫局, 广州 510623） 摘要 研究了蜂窝纸板的侧压强度实验方法，实验测量与分析了温度、湿度、加载速率等因素对蜂窝纸板侧压强度的影响。研究结果表明：当温度在50ºC以下时，蜂窝纸板侧压强度随着温度的升高而增大，但温度超过50ºC时，蜂窝纸板的侧压强度随着温度的升高而减小；当相对湿度提高时，蜂窝纸板的侧压强度随之降低；当加载速率增大时，蜂窝纸板的侧压强度随之增大。关键词：蜂窝纸板；侧压强度；力学性能 中图分类号： TB484 文献标识码：A

2、Experimental Research on the Edgewise Compressive Strength of Honeycomb PaperboardAbstract：The experimental method for edgewise compressive strength of honeycomb paperboard is studied. The effect of temperature, humidity and loading velocity vary on the mechanical behaviors was investigated respecti

3、vely. Results indicated that, when the temperature below 50°C, the edgewise compressive strength of honeycomb paperboard increases with the increase of the temperature, but when the temperature over 50°C, the edgewise compressive strength of honeycomb paperboard decreases with the increase

4、 of the temperature. As the humidity increases, the edgewise compressive strength of honeycomb paperboard decreases accordingly. As the loading velocity increases, the edgewise compressive strength of honeycomb paperboard increases accordingly.Keywords: honeycomb paperboard; edgewise compressive str

5、ength; mechanical properties41 引言基金项目：天津市科技发展计划科技攻关培育项目(06YFGPSH0400)广东出入境检验检疫局科研项目（2005GDK15）蜂窝纸板具有结构新颖、性能优越、承重大、成本低、强度高、弹性好等系列特点，是包装领域替代木箱、塑料箱（含塑料托盘、泡沫塑料）的一种新型绿色包装材料。目前已经在包装领域有了比较广泛的应用。为了更好的设计出合适的蜂窝纸板包装件，对其力学性能进行测试和研究是非常有必要的。一些专家和学者在这方面做了一些有意义的工作。例如，潘道津等1通过静态压缩实验和动态压缩实验对蜂窝纸板在不同方向上的缓冲性能进行了实验研究。郭彦峰等

6、2通过实验研究建立了蜂窝纸板的力学模型，较好的解释了其静态压缩过程。王梅3通过静态压缩实验对蜂窝纸板的缓冲性能进行了研究。孙亚平等4对蜂窝纸板的平压性能进行了实验研究。张安宁等5对多层叠加蜂窝纸板的压缩特性进行了理论分析和不同速率下的静态压缩实验。但是，蜂窝纸板侧压强度方面的实验研究还未见道公开的报道，进行这方面的实验研究不仅可以加深对材料力学性能的了解，而且可以为制定适合我国国情的蜂窝纸板质量技术标准积累科学数据。2 实验2.1 试件bddddHH试样尺寸见图1。厚度h为产品实际厚度，宽度b至少应包括4个完整的蜂格，无支撑高度H不大于厚度h的10倍。总高度H=H+2d，取支座深度d=1020

7、毫米。各尺寸满足以下关系：h：b：H=1：4：6。此试验取h=30mm，b=120mm，H=180mm，d=20mm。图1 试件尺寸Fig. 1. Test specimen试样的取位区，应离板材边缘（已切除毛边）2-3厘米，若取位区有气泡、分层、积胶、皱褶等，应予避开。蜂窝纸板为各向异性材料（除短切纤维模压蜂窝纸板外），试样取材时应严格保证布纹方向、布层方向与试验要求相符。并在试验报告中详细注明。蜂窝纸板试样的加工应该采用锋利和耐磨的硬质合金刃具或砂轮片。加工时要防止试样分层、刻痕和局部挤压等机械损伤，禁止用油。除对水敏感的材料外，可用水冷却。当材料厚度超过标准式样厚度时，应从单面削切。试样

8、端部应精致加工，使两受载端面达到平行，不平行度应小于0.1毫米，并与面板平面垂直。当蜂格边长C10毫米时，两端蜂孔应用填料加固。2.2 加速速率变化时蜂窝纸板侧压强度的变化常温常压下，加载速率变化时，其它条件不变，加载速率分别为1mm/Min，5mm/Min，50mm/Min，100mm/Min，200mm/Min。不同加载速率下的应力-应变关系曲线如图2所示。(a) 加载速率为1mm/Min (a) loading rate：1mm/Min(b) 加载速率为5mm/Min线(b) loading rate：5mm/Min(c) 加载速率为50mm/Min(c) loading rate：50

9、mm/Min (d) 加载速率为100mm/Min(d) loading rate：100mm/Min(e) 加载速率为200mm/Min(e) loading rate：200mm/Min图2 不同速率下蜂窝纸板试样的应力应变关系曲线Fig. 2 Strain-stress curves of honeycomb paperboard specimens under different loading rate从图2中可以看出，当加载速率增大时，极限载荷有增大的趋势，并且在这个过程中，试件会较快的失去承载能力。2.3 温度变化时蜂窝纸板侧压强度的变化温度变化，其它条件不变，温度分别为-17.

10、7ºC，35ºC，50ºC，60ºC，70ºC。不同温度下的应力应变关系曲线如图3所示。(a) 温度为-17.7(a) Temperature: -17.7 (b) 温度为35(b) Temperature: 35(c) 温度为50(c) Temperature: 50(d) 温度为60(d) Temperature: 60(e) 温度为70(e) Temperature: 70图3 不同温度下蜂窝纸板试样的应力应变曲线Fig. 3 Strain-stress curves of honeycomb paperboard specimens u

11、nder different temperature由图3可以看出，当温度在50ºC以下时，随着温度的升高，蜂窝纸板的极限载荷增大，侧压强度也随着增大。但温度超过50ºC时，随着温度的升高，蜂窝纸板的极限载荷减小，侧压强度也随着减小。2.4 湿度变化时蜂窝纸板侧压强度的变化常温常压下，湿度变化时，其它条件不变，湿度分别为50%、72%、92%。材料在不同湿度下的应力应变关系曲线如图4所示。（a）湿度为50%（a）humidity: 50%（b）湿度为72%（b）humidity: 72%（c）湿度为92%（c）humidity: 92%图4 不同湿度时蜂窝纸板试样的应力应变

12、曲线Fig. 4 Strain-stress curves of honeycomb paperboard specimens under different humidity图4表明，蜂窝纸板的压缩过程在3个湿度下均经历了不同的变形阶段阶段。随着相对湿度的提高，蜂窝纸板侧压强度随之有不同程度的降低。这是因为蜂窝纸芯的侧压强度是决定蜂窝纸板侧压强度的主要因素，而纸芯侧压强度随着相对湿度的提高而降低，继而导致了蜂窝纸板侧压强度的这一变化。3 结论对蜂窝纸板的侧压强度进行了不同实验条件下的实验研究。给出了不同温度、湿度、加载速率等条件下蜂窝纸板侧压强度的测量结果。分析了这些因素对蜂窝纸板侧压强度的影响。结果表明，这三个因素对该材料的侧压强度均有较明显的影响。参 考 文 献1 潘道津，罗鹏，温芮. 蜂窝纸板缓冲性能方向性的研究J. 包装工程, 2005, 26(1):49-512 郭彦峰，许文才，王梅. 蜂窝纸板缓冲性能的实验研究J. 包装工程, 1999, 20(2):12-153 王梅. 蜂窝纸板缓冲性能的研究及应用J. 包装工程, 2000, 21(1)