典型瓦楞纸板基础结构件的承载性能及其强化方法研究

论文摘要

“以纸代木、以纸代塑”的环保包装理念,一直被包装行业所倡导,随着2009年国家七部委《关于印发机电产品包装节材代木工作方案的通知》的发出,一系列围绕发展纸包装制品的研究活动已经在科研院校、包装企业中迅速展开,其中针对替代重型机电产品包装中木制、塑制包装的新型纸包装制品的研究发展较快,许多纸包装企业已将其视为未来包装市场的一个发展热点。瓦楞纸板是以纸代木、以纸代塑过程中被广泛利用的包装材料,它不仅具有较好的力学性能、缓冲性能,而且可以通过切割、开槽、压痕、折叠、粘合等方式,制成各种形式的纸质包装制品,能较好满足各种产品的包装要求。目前,瓦楞纸质包装制品广泛应用于重型机电产品领域的局限性,体现在其承载性能相比现有的木制、塑制包装制品仍有较大差距,因此,提高瓦楞纸质包装制品的承载能力,是进一步推进“以纸代木、以纸代塑”理念必然要面对的问题。本课题以三类口字形基础结构件和斜撑形基础结构件为典型研究对象,通过一系列的试验研究,分析了各种瓦楞纸板基础结构件的承载性能,并提出能有效强化瓦楞纸板基础结构件承载性能的化学性的、结构性的强化方法。主要的研究内容如下:(1)通过对典型瓦楞纸板基础结构件的理论力学分析和短时间、静态压缩试验,分析了它们在一般条件下的承载失效过程、失效机理、承载性能的各种影响因素。初步分析需要强化的部位以及可行的强化方法。(2)通过对典型瓦楞纸板基础结构件的长时间、低载荷条件下的蠕变试验,结合线性粘弹性蠕变模型,应用Matlab曲线拟合工具箱,分析其最优蠕变模型及蠕变条件下的承载失效机理、承载性能。进一步分析强化瓦楞纸板基础结构件承载性能的方法。(3)以表面施胶强化技术为研究重点,通过对各种表面施胶剂的瓦楞纸板表面施胶试验,确定性能较好的化学强化助剂的配方。(4)对适合采用化学助剂进行局部强化的典型瓦楞纸板基础结构件的承载失效关键部位作表面施胶,比较表面施胶强化前后这些结构件承载性能的变化,分析使用局部助剂强化的工艺路线。(5)分析适合进行结构强化的典型瓦楞纸板基础结构件,对其承载失效关键部位设计合理的结构强化方案,并分析结构强化的机理,比较结构强化前后基础结构件的承载性能、承载失效过程的变化。在此基础上,分析具有较好应用性的结构强化技术。本文的研究,为提高瓦楞纸板基础结构件的承载性能提供了较为科学的、可行的技术手段,对提高瓦楞纸板结构件的承载性能,扩大其使用范围,推进新型重型纸质包装制品的研发,进一步实现“以纸代木、以纸代塑”等都有较大意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外相关理论研究现状
• 1.2.1 关于瓦楞纸板性能的研究
• 1.2.2 关于瓦楞纸板结构件性能的研究
• 1.2.3 关于瓦楞纸板结构件强化方法的研究
• 1.2.4 研究现状分析
• 1.3 课题研究的技术路线和主要内容
• 1.3.1 课题研究的技术路线
• 1.3.2 课题研究的主要内容
• 1.4 课题研究的目标与意义
• 第二章 典型瓦楞纸板基础结构件的承载性能研究
• 2.1 口字形基础结构件
• 2.1.1 口字形基础结构件的分类
• 2.1.2 三类口字形基础结构件的力学分析
• 2.2 口字形基础结构件的静态压缩试验
• 2.2.1 材料与方法
• 2.2.2 结果与分析
• 2.3 强化方法的分析
• 2.3.1 试验结果的进一步分析
• 2.3.2 强化方法的初步分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 典型瓦楞纸板基础结构件的蠕变现象
• 3.1 典型瓦楞纸板基础结构件的蠕变试验
• 3.1.1 蠕变试验的对象
• 3.1.2 蠕变试验的参数
• 3.1.3 蠕变试验的结果分析
• 3.2 蠕变模型的建立
• 3.3 第一类口字形基础结构件的蠕变模型
• 3.3.1 Matlab 的曲线拟合工具箱
• 3.3.2 蠕变模型的初步拟合
• 3.3.3 蠕变模型的修正
• 3.4 抗蠕变能力的强化方法分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 瓦楞纸板结构件的助剂强化
• 4.1 助剂强化的方法
• 4.1.1 浆内施胶
• 4.1.2 表面施胶
• 4.1.3 研究方向
• 4.2 表面施胶剂的种类与特点
• 4.2.1 天然高分子表面施胶剂
• 4.2.2 合成表面施胶剂
• 4.2.3 表面施胶的特点
• 4.2.4 表面施胶的作用机理
• 4.2.5 表面施胶对瓦楞纸板的影响因素分析
• 4.2.6 表面施胶剂的选择
• 4.3 瓦楞纸板的表面施胶试验
• 4.3.1 试验原料与仪器
• 4.3.2 试验方法
• 4.3.3 表面施胶剂单独施胶的试验结果分析
• 4.4 混合表面施胶剂试验
• 4.4.1 混合表面施胶剂配方的选择
• 4.4.2 PAS/CMC 的混合表面施胶试验
• 4.5 表面施胶的经济性分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 瓦楞纸板基础结构件的局部助剂强化研究
• 5.1 试验方案
• 5.1.1 试验目的
• 5.1.2 试验对象
• 5.1.3 试验设计
• 5.1.4 试验过程
• 5.2 试验结果分析
• 5.2.1 第一类口字形基础结构件的局部助剂强化试验
• 5.2.2 第二类口字形基础结构件的局部助剂强化试验
• 5.2.3 第三类口字形基础结构件的局部助剂强化试验
• 5.3 应用分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 瓦楞纸板基础结构件的局部结构强化研究
• 6.1 设计方案及其机理分析
• 6.1.1 第一类口字形基础结构件的局部结构强化方案
• 6.1.2 第一类口字形基础结构件的局部结构强化机理
• 6.1.3 斜撑形基础结构件的结构强化方案
• 6.1.4 斜撑形基础结构件的结构强化机理
• 6.2 第一类口字形基础结构件局部结构强化的对比试验
• 6.3 斜撑形基础结构件结构强化的对比试验
• 6.4 局部结构强化技术的成本及应用分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论与创新
• 7.1.1 结论
• 7.1.2 创新
• 7.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 SAS 软件非线性分析程序
• 附录2 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录3 60%最大载荷作用下口字形基础结构件的蠕变试验数据