紙瓦楞管的軸向準靜態緩沖吸能特性研究

康健芬 郭彥峰 付云崗 李 瓊 呂亞博

摘 要：對4種正多邊形紙瓦楞管進行了軸向準靜態壓縮實驗，計算出緩沖吸能特性參數，分析了管方向、橫截面形狀、管長、壓縮速率對紙瓦楞管的失效模式與緩沖吸能特性的影響。結果發現，X向紙瓦楞管僅發生手風琴變形模式，而Y向紙瓦楞管發生穩態漸進屈曲、歐拉失穩、角撕裂、橫向剪切4種變形模式。對于Y向紙瓦楞管，正多邊形橫截面邊數的變化對紙瓦楞管的緩沖吸能特性影響明顯，壓縮速率為12 mm/min和48 mm/min時，正三邊形管和正五邊形管的比吸能和單位面積吸能較高；當管長為150 mm或壓縮速率為72 mm/min時，均會導致Y向紙瓦楞管的非理想變形模式占比增大，緩沖吸能特性降低。X向紙瓦楞管的變形模式更穩定可控，而Y向紙瓦楞管的緩沖吸能特性更優良。

關鍵詞：紙瓦楞管；軸向準靜態壓縮；變形；緩沖吸能

中圖分類號：TS76；TB332

文獻標識碼：A

DOI：10.11981/j.issn.1000-6842.2018.04.23

紙瓦楞是瓦楞夾芯結構被推廣應用于包裝科技領域而出現的一類非金屬多孔夾層結構和材料，具有質量輕、比剛度/強度大、抗沖擊性能高、成本低、工藝簡單等優點，在軍工/民用產品防護與包裝工程領域都有很重要的應用價值，還可代替傳統的木質材料及其包裝[1-3]。在產品包裝防護系統中，紙瓦楞作為緩沖吸能結構，被合理地放置于包裝箱和產品之間，通過自身的壓縮變形與緩沖吸能作用來實現產品保護與安全運輸[2，4]。

典型的紙瓦楞能量吸收結構大致可劃分為兩大類：一類是層狀結構形式（或層狀紙瓦楞結構），如具有不同數量夾芯層的瓦楞紙板、折疊型和彈力型紙瓦楞結構、紙瓦楞與紙蜂窩或泡沫塑料的層合結構，利用橫向壓縮變形而實現緩沖吸能作用；……