【正文】 只是開槽的方向。所。 比較兩結構的等效應力場圖可以知道其最大的應力值都是 480Mpa,但是西從等效應力場圖中可以看出 他們的整體上的受力情況不一樣 ,前面章節(jié)中的受力情況不如此節(jié)中的手里狀況好 , 而這也正是開槽方向改變后其緩沖性能好的原因 , 這也可以從上面的受載前后的結構變化圖中看出。 在此模型中選擇的瓦楞紙板開槽方向是與原來開槽方向成 90 度。 所以這就要求我們在設計用瓦楞紙板作為包裝材料的時候 ，應該根據(jù)不同的產(chǎn)品對包裝保護的不同而恰當?shù)脑O計包裝的結構，以便能夠更好的發(fā)揮瓦楞紙板的保護性能。變形情況不一致。比較它們在Y 方向的 DMX 值我們可以看到開槽長度小的為 ，開槽長度大的為。 對比這兩個模型 應力集中 圖 我們也 可以看出 ,對于開槽 長度大的瓦楞紙板來說 它的 應力集中的現(xiàn)象更明顯 ,也就是說在受同樣的載荷的情況下其最容易失去其緩沖性能 ，在最右邊開槽的附近位置出現(xiàn)了最大的應力集中。 35x3 的分析結果圖 通過上面的分析我們可以知道，對于瓦楞紙板來說其開槽寬度的變化對瓦楞紙板的緩沖性能有一定的影響。 相 同的地方還有就是離開槽方向較遠的地方特別是在兩槽的中間的地方 ,受力情況最好 ,幾乎沒有出現(xiàn)什么大的位移變動 ,不同的是開槽寬度的不同在同一個地方模型位移的變化不同 ,開槽寬度大的模型其受同樣的力應變更明顯 ,局部地方出現(xiàn)了瓦楞紙板破壞的情況 。最后選擇了瓦楞紙板結構受載前后的結構變形效果圖。 h. 執(zhí)行令 mainmenusolutiondefine loadapplystructuraldisplacement On nodes,出現(xiàn)一個選擇菜單單擊 pick all,出現(xiàn)一個對話框在列表欄中選擇 UZ 下一欄中輸入 0 單擊 ok 按 鈕 。 c. 執(zhí)行命令 utility menu selectentities 出現(xiàn)一個對話框 . 在第一個下拉菜單中 nodes , 在第二個下拉菜單中選擇 attached to,在第三欄中選擇 volumes all ,單擊 ok 按鈕。 缺點： a :ANSYS 網(wǎng)格劃分命令生成的單元處于當前激活的坐標系中 .網(wǎng)格劃分命令生成的節(jié)點使用 整體的直角坐標系 .因此實體模型和有限元模型可能具有不同的坐標系和加載的方向。 而我在劃分的過程中是對體進行網(wǎng)格劃分，具體操作步驟如下： 執(zhí)行命令 mian menumeshingsize centrsmanusizegloabsize 在出現(xiàn)得對話框中在單元長度欄中輸入 。任何幾何模型，盡管是不規(guī)則的，也可以進行網(wǎng)格劃分。映射面網(wǎng)格只包含四邊形或三角形單元，而映射體網(wǎng)格只包含六面體單元。延伸網(wǎng)格劃分可將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三元網(wǎng)格，主要利用體掃描，從體的某一邊界面掃描貫穿整個體而生成體單元。 ANSYS 程序的自由網(wǎng)格劃分功能是十分強大的，這種網(wǎng)格劃分方法沒有單元形狀的限制，網(wǎng)格也不遵循任何的模式，因此適合于對形狀復雜的面和體網(wǎng)格劃分，這就避免了用戶對模型各個部分分別劃分網(wǎng)格后進行組裝時各部分網(wǎng)格不匹配的麻煩。同樣 ,這個目錄里也不能出現(xiàn)任何中文。 在本設計中，采用了第 二 種方法導入到 ANSYS 中，因為模型相對來說比較簡單 ，雖然信息有一點丟失，但不是很嚴重。導入模型后，還可以進行簡化模型工作，進一步提高網(wǎng)格劃分的質(zhì)量，減少劃分的武漢理工大學畢業(yè)設計論文 16 ANSYS輸入 SolidWorks 標準數(shù)據(jù)庫格式 ANSYS CAD 輸出 單元模型。 b. 定義材料特性 ANSYS 分析中所有材料必須定義材料屬性，如本文 結構分析需要定義材料的彈性模量、泊松比。殼單元（ Shell單元）用于薄平板或曲面模型。對于大多數(shù)用戶而言，需要根據(jù)分析類型選擇單元類型。 ANSYS 的后處理功能十分強大，可以方便 直觀的 顯示應力和應變分布 圖 ，可以通過等色圖或精確量化的形式得到 ,還可以得到位移、速度、加速度等的時間歷程曲線。 由前面的敘述知道本文研究的模型是在 SolidWorks中創(chuàng)建的， 創(chuàng)建之 后 再 導入 ANSYS 中。前處理包括參數(shù)的定義、實體建模和網(wǎng)格劃分。 在求解階段，分析結果寫入 ANSYS 數(shù)據(jù)庫及結果文件中。 武漢理工大學畢業(yè)設計論文 14 用戶需要根據(jù)所施加的載荷條件和所要計算的響應選擇分析類型。同時， ANSYS 提供了廣泛的模型生成功能，使用戶可快捷地建立實際工程系統(tǒng)的有限元模型。 ANSYS 程序在建立有限元模型的過程中，首先需要進行相關參數(shù)的定義，主要包括 定義單位制、定義單元類型、定義單元實常數(shù)、定義材料模型和材料特性參數(shù)以及定義幾何參數(shù)等。該軟件可在大多數(shù)計算機及操作系統(tǒng)（如 Windows、 UNIX、 Linux、 IRIx 和 HPUX）中運行。此模型的長寬高分別是 120x60x3(mm),所建的模型三維示意圖如下圖所示： 武漢理工大學畢業(yè)設計論文 13 圖 33瓦楞紙板 在 solidworks中的 三維模型示意圖 4 優(yōu)化設計分析過程及流程 ANSYS軟件的介紹 ANSYS 公司是一家致力于 CAE 技術的研究和發(fā)展、并通過 CAE 技術幫 助企業(yè)優(yōu)化設計流程的專業(yè)化軟件公司。具武漢理工大學畢業(yè)設計論文 12 體示意圖如圖 32 圖 32 單瓦楞紙板結構示意圖 模型的建立 solidworks軟件的介紹 Solidworks是一套基于 windows的 CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng) ,是由美國 Solidworks公司于 1995年 11月研制開發(fā)的三維 CAD產(chǎn)品 , Solidworks以其優(yōu)異的性能，易用性和創(chuàng)新性，極大的提高了機械設計工程師的設計效率和質(zhì)量，目前已成為主流 3D CAD軟件市場的標準。雖然瓦楞紙板的結構看起來比較簡單，但是具體形式卻很多，尤其以五層瓦楞紙板或多于五層的瓦楞紙板為最。在充分掌握了有限元軟件的分析計算過程基礎上，結合瓦楞紙板的實際情況，建立了各種不同 結構 的瓦楞紙板模型， 其結構的不同主要是開槽結構的不同。而且， ANSYS還具有產(chǎn)品的優(yōu)化設計、估計分析等附加功能。顯然隨著單元數(shù)目的增加，也即單元尺寸的縮小，或者隨著單元自由度的增加及插值函數(shù)精度的提高，解的近似程度將不斷改進。有限單元法作為數(shù)值分析方法的另一個重要特點是利用在每一個單元內(nèi)假設的近似函數(shù)來分片地表示全求解域上待求的未知場函數(shù)。必須依據(jù)結構 的實際情況，決定單元的類型、數(shù)目、形狀、大小以及排列方式。 把 某 物理結構分割成不同 大小、不同類型的區(qū)域，這些區(qū)域稱為單元。 隨著環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念的滲入，瓦楞紙板以其環(huán)保的特性將會在應用上武漢理工大學畢業(yè)設計論文 10 更為廣泛，而瓦楞紙箱也將從運輸包裝而進一步走向銷售包裝。上世紀 70一 80年代，是我國瓦楞紙箱的單機生產(chǎn)時期 。到第二次世界大戰(zhàn)時，瓦楞紙箱已代替木箱運輸包裝，占到80%，至 今，瓦楞紙板已成為現(xiàn)代包裝使用最廣泛的包裝材料之一，瓦楞紙箱產(chǎn)值占包裝工業(yè)制品總產(chǎn)值的 30%以上。在上瓦楞輥壓力作用下被壓制成楞形，然后與涂膠輥 11接觸，在楞頂處被涂上粘合劑，再經(jīng)下瓦楞輥旁邊的月牙形導紙板 18引導成武漢理工大學畢業(yè)設計論文 9 楞形的紙幅，使之貼附在下 瓦楞輥的齒上，而后在壓力輥 8的作用下，與面紙裱合，制成單面瓦楞紙板 [20]。瓦楞原紙在壓楞之前，先在預熱缸 16及潤濕器 12上進行水分調(diào)節(jié)和熨平。同樣的瓦楞紙板名稱可能不止一個，如圖 11中顯示的是三層瓦楞紙板和五層瓦楞紙板，它們也分別稱為單瓦楞紙板和雙瓦楞紙板。 所得結果對于 我們在對我們設計產(chǎn)品的包轉(zhuǎn)結構時更好保護產(chǎn)品發(fā)揮瓦楞紙板在結構上的優(yōu)越性 具有重要的指導意義 。 4 利用有限 元軟件對瓦楞紙板結構的緩沖性能的分析和研究的結果 ,在此基礎上通過對結果的分析 ,研究和比較達到對結構優(yōu)化設計的目的。 A 型楞的特點是單位長度內(nèi)的瓦楞數(shù)量少，而瓦楞最高。 基本內(nèi)容如下 : , 武漢理工大學畢業(yè)設計論文 7 2. 對選定的瓦楞紙板對其結構進行建模 ,建模包括對零件的建模和裝配后的瓦楞紙板的結構進行建模。 Gilehrist 等基于幾何非線性和材料非線性，采用三維殼單元建模，對瓦楞紙板的彎曲、后屈曲、壓潰等力學特性進行了有限元分析和試 驗驗證 [17]。耿敏、熊宏智等試驗分析了由瓦楞紙板、蜂窩紙板組成的復合板的剛度，由夾層板理論推導出剛度計算公式 [1112]。郭彥峰等試驗分析了 3 種高強度瓦楞紙板的耐破度、戳穿強度、平壓強度、邊壓強度等強度特性。 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)很多學者對瓦楞紙板作了很多研究工作，應祖光等將分層分析法用于瓦楞紙板的抗壓穩(wěn)定性分析，得到提高其抗壓能力的一些措施 。瓦楞紙板以其環(huán)保的特性將會在應用上更為廣泛，而瓦楞紙箱也將從運輸包裝進一步走向銷售包裝。 1995 年，中國瓦楞紙板年產(chǎn)量僅為 74 億平方米， 20xx 年中國瓦楞紙板產(chǎn)量超過 130 億平方米， 20xx年增達 141 億平方米， 20xx 年達 151 億平方米，已經(jīng)超過日本而成為繼美國之后的世界第 2 大瓦楞紙板生產(chǎn)國。改革開放以來，我國瓦楞紙箱業(yè)迅速發(fā)展。對于瓦楞紙板的研究， 1871 年美國人 Albert Jones 發(fā)明單面瓦楞紙板，用于包裝玻璃燈罩和類似的易碎物品，獲得美國第一個專利權； 19 世紀末，美國開始研究用瓦楞紙板制作包裝運輸箱日本于 1920 年發(fā)明雙瓦楞紙板。對于 開槽 方向改變后對緩沖性能 的影響得出的結論是開槽 方向垂直楞型的方向要好于和瓦楞紙板的楞型方向相同的結構。 所得結果對于 我們在對我們設計產(chǎn)品 的包轉(zhuǎn)結構時更好保護產(chǎn)品發(fā)揮瓦楞紙板在結構上的優(yōu)越性 具有重要的指導意義 。目前對瓦楞紙板性能的研究，國內(nèi)外取得了很大的進展，并且不斷的發(fā)展。 33 開槽位置的變化對瓦楞紙板緩沖性能的影響 38 44 研究總結 44 研究展望 45 參考文獻 46 致謝 48 武漢理工大學畢業(yè)設計論文 2 摘要 瓦楞紙板襯墊是一種逐步代替泡沫襯墊的環(huán)保型緩沖包裝材料結構 ,符合現(xiàn)代物流與運輸包裝工業(yè)的應用發(fā)展趨勢 。 本文借助有限元分析 軟件 對瓦楞紙板進行緩沖 性能 的分析，而此瓦楞紙板是一個帶有開槽結構的 A 型三層瓦楞紙板，主要是對瓦楞紙板的結構在受靜載荷情況下對其緩沖性能的分析， 通過改變瓦楞紙板的結構而得到不同的分析結果，對比研究這些分析結果從而得到一個在緩沖性能上最優(yōu)的結構，進而達到優(yōu)化設計的目的。 研究結果表明： 開槽寬度對緩沖性能的影響是開槽寬度越大其緩沖性能越壞，而開槽長度 對緩沖性能的影響也有同樣的效果，開槽長度越長其緩沖性能越差。 關鍵詞：瓦楞紙板，緩沖，有限元分析 ,ANSYS. 武漢理工大學畢業(yè)設計論文 3 Abstract Corrugated cardboard liner is a foam pad to gradually replace the environmentfriendly packaging materials buffer structure, in line with the modern logistics and transportation applications packaging industry trends. The current performance of corrugated cardboard, at home and abroad has made great progress, and constant development. Buffer performance of corrugated cardboard are of particular interest to bee the focus of the study, summed up the research at home and abroad that the performance of the corrugated cardboard buffer study, the methods are carried out through a large number of tests derived from an analysis of test data to identify corru