【導(dǎo)讀】建立MATLAB/GUI界面，求解EPS最大加速度-靜應(yīng)力曲線。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)。在產(chǎn)品-EPS襯墊模型，首先獲取所發(fā)表文獻(xiàn)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。在易損件-質(zhì)量主體-EPS襯墊模型，首先得到EPS的本構(gòu)模型，然后得到EPS傳遞給產(chǎn)品質(zhì)量主體的加速度離散脈沖，另外根據(jù)三次樣條插值計(jì)算得到，脈沖激勵(lì)下對(duì)易損件系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)。查找和翻譯與課題相關(guān)的英文文獻(xiàn)；文獻(xiàn)綜述≥3000字；界面設(shè)計(jì)和相關(guān)程序；畢業(yè)論文≥1萬字。2016年3月至2016年5月：撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。

　　

【正文】 Impact Engineering , 34 (2007) 327.[12] Q. Liu, G. Subhash and X. L. Gao, A parametric study on crushability of opencell structural polymeric foams, Journal of Porous Materials , 12 (2005) 233248.[13] Q. Liu and G. Subhash, A phenomenological constitutive model for foams under large deformation, Polymer Engineering and Science , 44 (5) (2004) 463473.[14] A. Nagy, W. L. Ko and U. S. Lindholm, Mechanical behavior of foamed materials under dynamic pression, Journal of Cellular Plastics , 10 (1974) 127134. 摘 要 緩沖系統(tǒng)由產(chǎn)品緩沖襯墊組成。典型破損認(rèn)為只要產(chǎn)品加速度達(dá)到極限，即為產(chǎn)品失效，因此設(shè)計(jì)緩沖材料常用的和。但在實(shí)際分析中，產(chǎn)品的破壞不但與有關(guān)，還與脈寬及脈沖的形狀有關(guān)，即需要考慮產(chǎn)品的易損件，這時(shí)的系統(tǒng)應(yīng)為易損件質(zhì)量主體緩沖襯墊組成。由于EPS具有良好的緩沖性能，本文利用MATLAB/GUI，對(duì)兩類形式的緩沖系統(tǒng)進(jìn)行響應(yīng)求解與設(shè)計(jì)。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(xiàn)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。
（2）在易損件質(zhì)量主體EPS襯墊模型，首先得到EPS的本構(gòu)模型，然后得到EPS傳遞給產(chǎn)品質(zhì)量主體的加速度離散脈沖，另外根據(jù)三次樣條插值計(jì)算得到，脈沖激勵(lì)下對(duì)易損件系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)。
本課題基于MATLAB/GUI，設(shè)計(jì)了一系列簡單實(shí)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(shí)現(xiàn)EPS緩沖性能、緩沖襯墊設(shè)計(jì)的輸出。關(guān)鍵詞： EPS；MATLAB／GUI緩沖襯墊；最大加速度靜應(yīng)力曲線；易損件AbstractThe buffer system is posed of product quality buffer pad. The typical damage is as long as the acceleration of products to reach the limit that is product failure. Therefore, characterization of cushioning materials monly used cushion coefficientmaximum stress curve, and the maximum acceleration static stress curve. But in actual analysis, the destruction of products not only with a maximum acceleration of products related, but also pulse width and pulse shape, that is, to consider vulnerable parts inside the product, then the system should be posed of three parts as vulnerable parts quality subject buffer pad. Because EPS has good cushioning property, this paper uses the MATLAB/GUI tool to solve the two kinds of the buffer system. The content of this research is: (1) In the product quality of EPS cushion model, we first get the published literature related to EPS stressstrain data, summarize the stressstrain curves of different densities, construct EPS materials library.(2) in the wearing parts: main quality of EPS cushion model, EPS has firstly obtained the constitutive model, then get EPS transfer to the quality of products the main acceleration discrete pulses, also based on the cubic spline interpolation calculated pulse excitation the damageable parts of shock system response.This paper based on the MATLAB software, a series of simple and practical application module, users only need to in Matlab / GUI interface to input and select the required parameters, can realize the output of EPS cushion performance, the cushioning design.Keywords： EPS；MATLAB / GUI buffer pad；Maximum acceleration static stress curve；Vulnerable parts目 錄摘 要 IABSTRACT II1. 緒 論 1 研究背景和意義 1 發(fā)泡聚苯乙烯泡沫的介紹 1 發(fā)泡聚苯乙烯泡沫的定義 1 發(fā)泡聚苯乙烯泡沫的特性 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 國外研究現(xiàn)狀 3 研究內(nèi)容 42 利用MATLAB/GUI界面建立EPS緩沖數(shù)據(jù)庫求解緩沖曲線 5 建立EPS緩沖性能數(shù)據(jù)庫 5 讀取所需處理的應(yīng)力應(yīng)變曲線 5 尋找圖像坐標(biāo)刻度與圖片的像素關(guān)系 5 將圖像曲線上選取的點(diǎn)轉(zhuǎn)化為像素坐標(biāo)系上的點(diǎn)坐標(biāo)值 6 建立新圖像坐標(biāo)，將選取的點(diǎn)的像素坐標(biāo)值轉(zhuǎn)化為真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)值 6 利用應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)計(jì)算并繪制緩沖曲線 7 讀取MATLAB的工作文件夾中的文本文件 7 建立新圖形窗口，繪制EPS的曲線圖 7 繪制成曲線圖 7 繪制曲線圖 8 EPS緩沖數(shù)據(jù)庫界面程序制作 9 例 103 利用MATLAB/GUI求解EPS緩沖作用下單自由度緩沖性能 11 求解EPS緩沖作用下單自由度緩沖性能程序設(shè)計(jì) 11 設(shè)計(jì)輸入單自由度的緩沖環(huán)境的程序 11 計(jì)算緩沖襯墊的最小緩沖面積 12 計(jì)算緩沖襯墊的厚度 12 EPS緩沖作用下單自由度緩沖性能界面程序制作 13 示例 134 利用MATLAB/GUI求解二自由度EPS緩沖性能 15 包裝產(chǎn)品易損件的EPS本構(gòu)模型 15 緩沖過程分析以及運(yùn)行程序設(shè)計(jì) 17 EPS襯墊壓縮階段緩沖分析 17 EPS襯墊回彈階段緩沖分析 18 包裝產(chǎn)品易損件加速度響應(yīng)分析 19 EPS緩沖作用下易損件的加速度響應(yīng)曲線界面程序制作 20 示例 205. 總結(jié)與展望 22參考文獻(xiàn) 23附 錄 25附錄1 建立EPS緩沖性能數(shù)據(jù)庫程序 25附錄2 利用應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)計(jì)算并繪制緩沖曲線程序 27附錄3 求解單自由度EPS緩沖襯墊設(shè)計(jì)程序 30附錄4 求解二自由度EPS緩沖作用下緩沖性能程序 34致 謝 39XXXI1. 緒 論 研究背景和意義隨著國民素質(zhì)的提高，環(huán)保問題已經(jīng)深入人心，“白色污染”也成為了人們共同關(guān)注的熱門話題。EPS的質(zhì)量比較輕省、具有良好的緩沖和保溫性能，基于EPS材料的性能和優(yōu)點(diǎn)，它已經(jīng)被人們大量的推廣和頻繁的使用，但是EPS材料的回收問題值得人們認(rèn)真考慮0。濫用EPS材料，不僅是對(duì)泡沫原材料的浪費(fèi)，更會(huì)造成危害極大的“白色污染”。目前，在美國等發(fā)達(dá)國家和其他歐洲城市，已經(jīng)對(duì)廢棄的包裝泡沫塑料進(jìn)行回收、循環(huán)利用，杜絕出現(xiàn)過度包裝的現(xiàn)象。減少和合理使用發(fā)泡聚苯乙烯緩沖材料是一個(gè)迫在眉睫的問題，因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇了對(duì)發(fā)泡聚苯乙烯緩沖材料的緩沖性能進(jìn)行研究，基于MATLAB軟件，對(duì)發(fā)泡聚苯乙烯泡沫的緩沖性能進(jìn)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(duì)“白色”污染起到了緩解作用。 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。聚苯乙烯泡沫(英文Expanded polystyrene，簡稱為EPS)是由聚苯乙烯(簡稱PS)顆粒在加熱的作用下，使內(nèi)部的戊烷發(fā)生汽化，膨脹發(fā)泡后形成具有密閉空腔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)泡沫塑料0。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。 發(fā)泡聚苯乙烯泡沫的特性（1）密度和力學(xué)特性EPS的各項(xiàng)力學(xué)特性都是隨著它的密度的增大而提高, 因此EPS的密度是一個(gè)十分重要的指標(biāo)，表觀的密度取決于PS顆粒的發(fā)泡膨脹的倍數(shù)大小，一般情況下，是每升體積在10至45克之間00。（2）保溫性能EPS材料中的每一個(gè)小珠粒是單獨(dú)密閉的一個(gè)中空結(jié)構(gòu)，使它具有許多其它材料所不具備的保溫特性?？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(duì)流，從而使這種材料具有特別顯著的保溫隔熱效果。（3）容易產(chǎn)生靜電EPS材料的導(dǎo)電性能較差，然而在EPS泡沫的生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)倪^程中，材料和材料之間會(huì)相互發(fā)生不同程度的摩擦，容易使EPS泡沫自身產(chǎn)生靜電。所以，EPS泡沫生產(chǎn)廠家會(huì)在制造的過程中加入一些具有防靜電效果的藥劑，用來提高聚苯乙烯泡沫的導(dǎo)電能力。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)研究現(xiàn)狀佟富強(qiáng)0等通過前期實(shí)驗(yàn)和后期數(shù)據(jù)處理對(duì)EPS緩沖襯墊進(jìn)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(duì)EPS緩沖性能的影響。毛快0等主要研究了不同密度的發(fā)泡聚苯乙烯緩沖材料在較短時(shí)間內(nèi)的壓縮狀態(tài)下，產(chǎn)生蠕變和應(yīng)力松弛的影響。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(shí)驗(yàn)時(shí)間有一定的關(guān)系。朱向榮0等研究了不同的受壓縮速率和加載次數(shù)對(duì)發(fā)泡聚苯乙烯材料緩沖性能的影響，如表11所示。表11 不同的加載次數(shù)對(duì)EPS的緩沖性能的影響循環(huán)次數(shù)/次屈服應(yīng)變屈服應(yīng)力/kPa彈性模量/MPa10100500500010000盧富德0等根據(jù)發(fā)泡聚苯乙烯的動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)模擬等方法，對(duì)發(fā)泡聚苯乙烯的物理壓縮性能進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)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。發(fā)泡聚苯乙烯的緩沖性能與相對(duì)密度呈正比，但與周圍環(huán)境溫度呈反比。在不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，發(fā)泡聚苯乙烯的緩沖性能也截然不同。 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(shí)驗(yàn)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(jìn)一步開發(fā)這種緩沖材料提供了切實(shí)的理論依據(jù)。都學(xué)飛0等研究了不同厚度的EPS緩沖材料的緩沖力學(xué)性能。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。 厚度對(duì)EPS永久壓縮率的影響 國外研究現(xiàn)狀 Horvath00用長、寬、高均為5厘米的發(fā)泡聚苯乙烯作為試驗(yàn)樣件， mm/s的狀態(tài)下進(jìn)行了壓縮泡沫的測試，得到了壓縮曲線并對(duì)該曲線進(jìn)行了分析。但沒有對(duì)多種密度與多種加載速率的緩沖情況進(jìn)行試驗(yàn)比較和分析。、在20 kPa的作用下進(jìn)行了蠕變的測試實(shí)驗(yàn)，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(shí)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某個(gè)常數(shù)。Qunli Liu0認(rèn)為泡沫在受到較大變形的情況下，增加壓力負(fù)載時(shí)，可用五參數(shù)模型完全確定響應(yīng)的三個(gè)基本特征，即線性階段、可塑性狀屈服平臺(tái)階段和致密化的階段。此外，根據(jù)不同的屈服強(qiáng)度和硬化或軟化的約束條件，該模型的參數(shù)可以系統(tǒng)變化，以確定泡沫的初始密度。 研究內(nèi)容發(fā)泡聚苯乙烯泡沫材料在包裝設(shè)計(jì)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(diǎn)，對(duì)人類的生存環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。所以發(fā)泡聚苯乙烯緩沖材料的包裝優(yōu)化設(shè)計(jì)備受學(xué)術(shù)界的關(guān)注。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(gè)研究熱點(diǎn)，這不但減少了發(fā)泡聚苯乙烯泡沫材料的浪費(fèi)，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(duì)環(huán)境污染。 本課題基于MATLAB/GUI軟件編程，從使用者的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一系列簡單而又實(shí)用的應(yīng)用模塊，主要應(yīng)用于：不同密度EPS的緩沖性能的收集、單自由度EPS緩沖襯墊的設(shè)計(jì)、二自由度EPS緩沖作用下包裝產(chǎn)品易損件加速度響應(yīng)的計(jì)算。使用者只需要在MATLAB/GUI界面中輸入和選擇所需要的參數(shù)，設(shè)定所需要的緩沖環(huán)境，而不需要修改源程序的代碼，