【正文】 對于汽車耐撞性能的改進不能被過高估計。 泡沫已經(jīng)成為了無數(shù)試驗、數(shù)值和理論調(diào)查的主題。吉布森模型的三個方程描述了每個區(qū)域，如下所示當(dāng)時， ()當(dāng)時， ()當(dāng)時， () 和分別是工程應(yīng)力和工程應(yīng)變。劉和蘇巴斯建議式 () 所示的模型。雖然這個模型很好的描述了聚合物泡沫的應(yīng)力應(yīng)變曲線，但它沒有包括因動態(tài)加載下對于應(yīng)變率的影響。應(yīng)變率的函數(shù)方程（）是基于在一定的應(yīng)變應(yīng)力數(shù)據(jù)曲線情況下具有線性應(yīng)變函數(shù)的假設(shè)。3．實驗與參數(shù)辨識 低密度聚氨酯泡沫塑料模型 準(zhǔn)靜態(tài)測試是在位移測量裝置和力傳感器安裝形成的室溫下，使用具有100kN大負荷容量的MTS 810機器進行的。（）式中a和b，這兩個參數(shù)的確定，在另一個應(yīng)變率的實驗數(shù)據(jù)是必要的。用本構(gòu)方程擬合得到七個參數(shù)，用本構(gòu)方程擬合得到了67kg/m3的聚氨酯泡沫體在動態(tài)載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。第一，（）的五個參數(shù)。當(dāng)重物沖擊試樣時，計算為應(yīng)變速率為97s1。每個曲線幾乎呈線性關(guān)系，但有點凸。（1）第一步是參考應(yīng)變率和發(fā)現(xiàn)五個參數(shù)。本課題研究內(nèi)容為：
（1）在產(chǎn)品EPS襯墊模型，首先獲取所發(fā)表文獻中的有關(guān)EPS的數(shù)據(jù)，并匯總不同密度的曲線，構(gòu)建EPS材料庫。 發(fā)泡聚苯乙烯泡沫的介紹 發(fā)泡聚苯乙烯泡沫的定義聚苯乙烯是在催化劑的作用下，使苯乙烯單體發(fā)生了加聚反應(yīng)而生成的一種高分子聚合物00。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)研究現(xiàn)狀佟富強0等通過前期實驗和后期數(shù)據(jù)處理對EPS緩沖襯墊進行了研究和分析，擬合出了在不同的壓縮速率下EPS緩沖襯墊的曲線，明確了壓縮的速率對EPS緩沖性能的影響。 典型泡沫的應(yīng)力－應(yīng)變曲線高德0等研究了秸稈纖維和EPS復(fù)合材料，建立了該材料的力學(xué)模型，通過實驗和數(shù)據(jù)擬合較完整地表述了這種襯墊的非線性的力學(xué)行為，為進一步開發(fā)這種緩沖材料提供了切實的理論依據(jù)。 研究內(nèi)容發(fā)泡聚苯乙烯泡沫材料在包裝設(shè)計以及工程等其他領(lǐng)域起著十分重要的作用，但是由于它難以降解等其它缺點，對人類的生存環(huán)境造成了嚴重的影響。在相同緩沖效果的情況下，保證包裝產(chǎn)品不受損壞，如何減少發(fā)泡聚苯乙烯的使用量已經(jīng)成為了一個研究熱點，這不但減少了發(fā)泡聚苯乙烯泡沫材料的浪費，并解決了部分過度包裝問題，更在一定程度上緩解了廢棄泡沫對環(huán)境污染。研究顯示：EPS緩沖材料的力學(xué)性能與材料的厚度有很大關(guān)系:緩沖襯墊的厚度與它具有的緩沖能力呈正比。并且發(fā)泡聚苯乙烯發(fā)生的彈性蠕變和應(yīng)力松弛也與實驗時間有一定的關(guān)系。根據(jù)泡沫生產(chǎn)發(fā)泡的過程分類，一般有模具內(nèi)部發(fā)泡和擠出發(fā)泡兩種方式。
本課題基于MATLAB/GUI，設(shè)計了一系列簡單實用的應(yīng)用模塊，使用者只需要在MATLAB/GUI界面中輸入和選擇所需要的參數(shù)，便能完成實現(xiàn)EPS緩沖性能、緩沖襯墊設(shè)計的輸出。在初始應(yīng)變率為97s1時，動態(tài)壓縮試驗被提供應(yīng)力應(yīng)變下進行，這些數(shù)據(jù)繪制出他們所提出的模型。他們的實驗的日志記錄圖一般遵循直線，這往往遵循的提出模型的特點，但凸點最多的是泡沫材料。虛線描述了本構(gòu)模型的關(guān)系。另一個靜態(tài)應(yīng)變率的實驗數(shù)據(jù)都需要找到兩參數(shù)方程a和b（）。 應(yīng)變率的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 (=67kg/m3 ) (=67kg/m3，=97s1 ) 落塔型沖擊試驗機（英斯特朗Dynatup 9250 HV）進行動態(tài)測試。所以a和b兩個參數(shù)是由方程的本構(gòu)方程擬合實驗數(shù)據(jù)確定。 聚氨酯泡沫塑料試樣試樣的直徑和長度分別為42毫米和40毫米，分別為。引入了一個新的應(yīng)變率函數(shù)來描述應(yīng)力與應(yīng)變率的對數(shù)曲線圖，該曲線是凹的，在恒定應(yīng)變下： () 通過替換式的形狀函數(shù)和應(yīng)變速率的公式（）、函數(shù)（）和式（），分別為應(yīng)力應(yīng)變方程，包括應(yīng)變率效應(yīng)推導(dǎo)： ()該模型方程（）有七個參數(shù)。 ()這里的是工程壓應(yīng)力，是應(yīng)變的形狀函數(shù)，代表了在參考應(yīng)變速率和下應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系。設(shè)置B作為一個單元，把它變成一個五參數(shù)模型。為屈服應(yīng)力。Avalle等人研究了使用能量吸收圖的聚合物泡沫的能量吸收特性。這個情況，連同一系列的環(huán)境問題和社會壓力在法律的支持下已經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)，并將繼續(xù)引導(dǎo)，高度創(chuàng)新的設(shè)計，涉及到有色金屬合金、智能結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料等先進的材料和泡沫。第七階段：2016年4月——2016年5月，修改論文，準(zhǔn)備答辯。在實際解決問題階段，總結(jié)前人的研究結(jié)果，利用MATLAB/GUI軟件進行編程，生成應(yīng)用文件，對EPS泡沫緩沖性能進行計算，并通過試驗進行驗證。第五章：總結(jié)與展望 研究重點與難點 編輯求解EPS緩沖曲線程序利用MATLAB程序在曲線本身坐標(biāo)軸和EPS材料應(yīng)力應(yīng)變曲線照片的像素坐標(biāo)（以圖片左下角像素點，水平方向為x軸，豎直方向為y軸）建立一系列的轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過曲線點的拾取，可獲得精確的坐標(biāo)值，并通過相關(guān)公式對其加以處理，從而獲得緩沖系數(shù)最大應(yīng)力曲線和最大加速度靜應(yīng)力曲線。但該模型并沒有重現(xiàn)第一次裝卸周期的響應(yīng)曲線。James M. Gibert[19]探討了壓盤影響開孔泡沫緩沖材料動力學(xué)的定性認識。Kwang Young Jeong[17]研究了聚氨酯泡沫塑料的應(yīng)變率相關(guān)行為并制定了新的本構(gòu)模型，以提高在各種應(yīng)變速率中實驗數(shù)據(jù)的擬合性。都學(xué)飛等[13]比較分析了４種厚度EPS緩沖包裝材料的壓縮變形回復(fù)性、外力－位移曲線等性能。EPS材料作為一種熱塑性材料，其特點決定其在使用過程中與其他黏彈性材料一樣會發(fā)生蠕變和松弛現(xiàn)象，因此要考慮EPS材料的性能隨時間的變化規(guī)律。介紹求解串聯(lián)緩沖系統(tǒng)動力學(xué)響應(yīng)的虛擬質(zhì)量方法及包裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法。一個滯后周期壓縮試驗，在數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的結(jié)合，和擊緩沖試驗進行評估的靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變、能量耗散和扁角泡沫最大加速度。因此本次畢業(yè)設(shè)計選擇了對發(fā)泡聚苯乙烯緩沖材料的緩沖性能進行研究，基于MATLAB軟件，對發(fā)泡聚苯乙烯泡沫的緩沖性能進行理論分析，以此優(yōu)化發(fā)泡聚苯乙烯泡沫緩沖襯墊的包裝方案，減少緩沖襯墊的使用量，從而在一定程度上對“白色”污染起到了緩解作用。目前，在德、日、美等國家，對包裝材料的回收處理十分重視，因此減少和合理使用EPS泡沫塑料是迫在眉睫的。非彈性效應(yīng)是由于泡沫的粘度特性，而應(yīng)變局部化和滯后歸因于應(yīng)變能密度的非凸性。此外，根據(jù)不同的屈服強度和硬化狀或軟化的約束條件，該模型的參數(shù)可以系統(tǒng)變化，以確定泡沫的初始密度。但沒有對多種密度與多種加載速率的情況進行試驗比較和分析。相對密度越大，泡沫結(jié)構(gòu)的屈服應(yīng)力越大，吸收能量的能力越大；泡沫的吸收能量能力一般隨環(huán)境溫度的增加而減?。挥捎谂菽幕w材料表現(xiàn)率相關(guān)性，應(yīng)變率增加導(dǎo)致吸收能量能力的增加；當(dāng)微觀結(jié)構(gòu)不同時，泡沫的細胞分布導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的緩沖性能差異顯著。我國對EPS的研究和應(yīng)用較少，文章對EPS的物理化學(xué)性能、力學(xué)性能、EPS作為路基輕質(zhì)填料的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法、EPS在道路工程中的應(yīng)用等方而作了較為全而的介紹和分析，對我國使用EPS有借鑒作用。這種材料具有阻燃性并能防霜。 (2)用于救生設(shè)備、浮標(biāo)以及海上圍油欄以減少油船卸油時對水域的污染，是優(yōu)良的漂浮材料。這樣，帶靜電的珠粒會吸附在管道中，造成管道的堵塞；而制成的包裝產(chǎn)品帶上靜電，既容易吸塵，又會對某些電器產(chǎn)品造成影響。EPS泡沫塑料屬于硬性泡沫塑料類。EPS具有良好的保溫性能是因為它由完全封閉的多面體形蜂窩構(gòu)成，～。 聚苯乙烯泡沫(EPS)的性能EPS由聚苯乙烯顆粒發(fā)泡而成，根據(jù)發(fā)泡的方式分為:模型中發(fā)泡和擠出法發(fā)泡，在EPS成型過程中，聚苯乙烯顆粒中的戊烷受熱汽化，在顆粒中膨脹形成許多封閉的空腔，正是這種均勻的封閉空腔結(jié)構(gòu)決定了EPS具有許多材料所沒有的特性。ImpactV, etal. Constitutive modeling of polymeric foam material subjectedconstitutiveY，impactEngineering, 2007, 34(1): 3~27.[5]cellularImpactofSubhash(5): 463~473.[2] Liu Q, Toolemodel （2）2016年1月至2016年3月：建立EPS的緩沖本構(gòu)模型。 （2）建立EPS的緩沖本構(gòu)模型，求解易損件系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)。LiuunderofL.in rigidM, Belingarditests[J].A, FrostEngineeringS，polyurethanecrashEPS泡沫是一種熱塑性材料，白色珠狀顆粒，每立方米體積內(nèi)含有300600萬個獨立密閉氣泡，內(nèi)含空氣的體積為98%以上,，由于空氣的熱傳導(dǎo)性很小，且又被封閉于泡沫塑料中而不能對流，所以EPS是一種隔熱保溫性能非常優(yōu)良的材料。另外，EPS具有耐久性，在自然環(huán)境下具有耐霉變、不受白蟻的影響 [2] 。與含有其他氣體的泡沫塑料不同，空氣長期留在蜂窩內(nèi)，所以保溫效果穩(wěn)定不變。（4）吸水性能?，F(xiàn)在EPS已成為苯乙烯樹脂三大產(chǎn)品(GPPS、HIPS、EPS)中重要的產(chǎn)品之一。 (5)用于美術(shù)藝術(shù)雕刻造型，舞臺布景，電影、電視道具，制作動物標(biāo)本及工藝美術(shù)品的內(nèi)襯等。(4)用解溶劑型解質(zhì)法消泡工藝進行消泡回收處理，消泡后的物料運往有關(guān)塑料制品廠和粘合劑廠使用，效果良好。因為EPS作承重構(gòu)件時通常受壓，長期蠕變則需要幾天或更長的時間，且發(fā)現(xiàn)僅當(dāng)應(yīng)力超過閥值水平時才產(chǎn)生。結(jié)果表明，EPS緩沖材料的回復(fù)性、永久變形與材料的厚度有很大關(guān)系，而它的外力－位移曲線的走向大致相同，厚度越大吸收的能量越多，緩沖性能越好。該模型的七個參數(shù)被兩種應(yīng)變速率下進行的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗所決定。使用一個簡單的非線性不連續(xù)模型的跌落試驗以及數(shù)值模擬，研究探討對其的物理影響。開發(fā)了一個識別材料常數(shù)的程序，并在兩個單調(diào)和循環(huán)變形過程中粘度和損害相互作用進行了討論。有理由相信，在相關(guān)科研人員的努力下，通過理論計算和實驗驗證等方法，對包裝襯墊進行不斷地優(yōu)化，從而使EPS泡沫塑料的使用量逐步減少。在Gibson模型和Rusch模型基礎(chǔ)上建立了EPS泡沫單軸壓縮下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型，并對建立的模型中各參數(shù)分別進行了定義。盧富德等（2015）[4]為研究易損件在泡沫緩沖作用下沖擊響應(yīng)，建立了二自由度非線性產(chǎn)品包裝系統(tǒng)模型，分析了易損件與泡沫黏彈性耦合后的跌落加速度特性，討論破損邊界上方區(qū)域內(nèi)襯墊面積、厚度及其比值對易損件加速度響應(yīng)的影響。佟富強等[6]等通過對聚苯乙烯泡沫材料進行不同形變速率的壓縮實驗，經(jīng)過數(shù)學(xué)處理得到不同形變速率條件下材料的緩沖系數(shù)最大應(yīng)力曲線，找出壓縮速度對材料緩沖性能影響的變化規(guī)律，可用以指導(dǎo)實際應(yīng)用。朱向榮[10]采用三軸試驗研究EPS在不同加載頻率、不同循環(huán)次數(shù)和不同圍壓的下強度和模量等的變化規(guī)律，為EPS工程應(yīng)用提供了一些理論依據(jù)。建立微球模型, 分析了微孔尺寸大小對微發(fā)泡聚苯乙烯力學(xué)性能的影響。高、低密度聚氨酯泡沫塑料的兩種模型顯示在了不同的應(yīng)變率下應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系。數(shù)值研究表明，該模型能夠提供預(yù)測的沖擊脈沖的形狀、持續(xù)時間和幅度，在不同的靜態(tài)應(yīng)力和下降高度。3. 主要研究工作 研究內(nèi)容本文圍繞發(fā)泡聚苯乙烯泡沫（EPS）的緩沖性能進行系統(tǒng)研究，計算在不同的緩沖面積、不同的跌落高度、不同的襯墊厚度等情況下，經(jīng)過聚苯乙烯泡沫緩沖作用下，易損件的加速度響應(yīng)。將編輯完成的程序和界面生成相應(yīng)的軟件包，用于設(shè)計緩沖襯墊的最優(yōu)解。第二階段：2015年11月——2015年12月，完成外文翻譯，撰寫文獻綜述和開題報告初稿。壓縮試驗兩種應(yīng)變速率。它們可加強薄弱部位，從而可以對沖擊載荷做出有效反饋，即加強耐撞性。Sherwood和Frost修改了聚氨酯泡沫塑料在受壓狀態(tài)下的本構(gòu)模型的形狀函數(shù)。Rusch 模型可以描述的兩個力的總和： () 這里的四個參數(shù)，a、b、p和q，可以根據(jù)經(jīng)驗確定。 ()該模型還具有五個參數(shù)。應(yīng)變率函數(shù)的假設(shè)，即模型圖的應(yīng)力與應(yīng)變率的假設(shè)，表現(xiàn)出的線性函數(shù)的應(yīng)變可以表示如下： () () 雙參數(shù)，a和b，可以發(fā)現(xiàn)通過線性近似的實驗的應(yīng)力應(yīng)變率數(shù)據(jù)的幾個應(yīng)變率。然后，剩余的2個參數(shù)，a和b，是通過線性近似的實驗的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)的另一個應(yīng)變率被發(fā)現(xiàn)的。表1顯示的參數(shù)，是通過擬合33個應(yīng)力應(yīng)變實驗數(shù)據(jù)點得到的。、10和100s1 這六個應(yīng)變率的值分別代入式（）得到六條應(yīng)力應(yīng)變曲線。虛線描述了本構(gòu)模型的關(guān)系。由于所有的本構(gòu)模型的參數(shù)已被發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力應(yīng)變曲線可以得出任何應(yīng)變率。 應(yīng)力與應(yīng)變率 得到模型的所有參數(shù)后，可以繪制在不同規(guī)模水平下參數(shù)記錄的應(yīng)變率。本文提出了一種用于聚氨酯泡沫的本構(gòu)模型，以描述的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系在很寬的范圍內(nèi)的應(yīng)變率。典型破損認為只要產(chǎn)品加速度達到極限，即為產(chǎn)品失效，因此設(shè)計緩沖材料常用的和。濫用EPS材料，不僅是對泡沫原材料的浪費，更會造成危害極大的“白色污染”?？諝獗旧砭褪且环N熱的不良導(dǎo)體，如果將空氣留在EPS小珠粒的空腔結(jié)構(gòu)之中，在內(nèi)部的空氣就不容易甚至不能發(fā)生對流，從而使這種材料具有特別顯著的保溫隔熱效果。實驗和模擬得出結(jié)論：發(fā)泡聚苯乙烯的緩沖性能主要由它的密度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、所處環(huán)境等其他方面決定的。、在20 kPa的作用下進行了蠕變的測試實驗，得出該材料相應(yīng)的測試曲線，根據(jù)曲線得出了結(jié)論：聚苯乙烯緩沖材料的蠕變一般發(fā)生在壓力加載的初期，而蠕變的速率隨著壓力加載時間的增長，逐漸穩(wěn)定下來，甚至在加載1年以后蠕變速率幾乎接近于