缓冲材料及设计.pptVIP

华南农业大学食品学院包装工程系 向红 一、线弹性材料 F=kx 二、正切型弹性材料 三、双曲正切型弹性材料 四、三次函数型弹性材料 四、缓冲材料与缓冲防振包装设计 4.1缓冲材料力学与理化性质 x　 F o　 特性 复原性 缓冲性能 密度 尘埃度 腐蚀性 吸水性 含水量 防霉性 耐候性 柔软性 成型性 粘合性 使用范围 可燃性 EPE 好 优 小 无 无 无 无 良 良 良 良 良 宽 易燃 EPS 稍差 优 小 很小 无 无 无 良 良 稍差 优 良 窄 易燃 PU 好 优 小 无 无 无 微 良 良 优 优 良 宽 易燃 EVA 好 优 小 有 无 无 无 良 良 优 良 良 宽 易燃 XPE/IXPE 好 优 小 无 无 无 无 良 良 优 良 良 宽 易燃 瓦楞纸板 差 稍差 一般 稍有 无 大 有 不良 良 不良 不可 优 宽 易燃 纸浆模 一般 差 大 稍有 无 大 有 不良 良 差 优 良 宽 易燃 皱纹纸垫 差 不良 一般 大量 无 大 有 不良 良 不良 不可 良 宽 易燃 化纤丝 稍差 良 小 有 无 无 无 良 良 优 － － 稍窄 易燃 金属弹簧 无 不良 大 无 无 无 无 良 良 差 不可 不可 宽 不燃 橡胶 无 优 大 无 稍有 大 有 不良 不良 优 良 良 窄 易燃 薄膜气垫 稍差 良 最小 无 无 无 无 良 良 优 不良 良 宽 易燃 薄膜悬挂 稍差 优 极小 无 无 无 无 良 良 优 良 良 宽 易燃 4.2 缓冲材料的缓冲系数 设缓冲材料的原始厚度为 h，其产生的变形能为 每个单位厚度缓冲材料吸收的能量为 定义缓冲效率为：单位厚度缓冲材料吸收的能量与作用力的比值，用η表示 定义：缓冲效率的倒数就是缓冲系数，用C表示。 1、静态缓冲系数 通过静态试验法得出的缓冲系数—静应力曲线。 将力—形变曲线转变成应力—应变曲线，计算缓冲材料的形变能 E 设 ，e为单位体积缓冲材料的形变能，所以 缓冲系数为 例：已知密度为0.012g/cm3的缓冲材料由万能材料试验机测试出的静态应力—应变曲线如图所示，试绘制这种材料的静态缓冲系数曲线。 解：一般我们用表格法来解题 ε(%) σ(MPa) e(J/cm3) C 0 0 0 ∞ 0.1 0.06 0.003 20 0.2 0.13 0.12 10.4 0.3 0.17 0.027 6.18 0.4 0.2 0.043 4.65 ┆ ┆ ┆ ┆ 顶点 0.93 0.95 0.235 4.03 根据上表数据，可以绘制出C—σm曲线、C—ε曲线、C—e曲线。 2、动态缓冲系数 通过动态试验法得出的缓冲系数—最大动应力曲线。 ①设冲击高度为H，缓冲材料的厚度为h，面积为A，试验重锤重量为W，可得到缓冲材料的静应力为 经过测试，不同的重锤重量可测得不同的最大冲击加 速度值Gm，由此可以绘制出缓冲材料的最大冲击加速度—静应力曲线（Gm—σst曲线） ②重复上述步骤，在冲击高度H和面积A不变的情况下 ，改变缓冲材料的厚度h，这样每改变一次厚度h，都可以得到一条Gm—σst曲线。③同样，在缓冲材料的厚度h和面积A不变的情况下 ，改变冲击高度H ，也可以得到一族Gm—σst曲线。 曲线1：h=2.25cm 曲线2：h=4.5cm 曲线3：h=6.75cm 曲线4：h=9.0cm 曲线5：h=11.25cm 曲线6：h=13.5cm 当缓冲材料达到最大应变εm时，重锤W在高度H所具有的势能等于缓冲材料的形变能，即 因此，由Gm-σst曲线可以得出C和σm值，从而绘出动态缓冲系数—最大动应力曲线（C—σm曲线）。 动态缓冲系数 例：将密度为0.035g/cm3的某种缓冲材料制成10cm×10cm×10cm的试件，在落锤冲击机上进行冲击试验，各次试验的跌落高度均为60cm，各次试验的重锤质量及测得最大加速度列于下表，试绘制这种材料的动态C—σm曲线。 解： W（kg） （m/s2） σm（MPa） C 1.0 656.5 0.066 11.17 1.3 588.0 0.076 10.00 2.0 441.0 0.088 7.50 3.0 323.4 0.097 5.50 5.0 245.