LCD TV纸浆模塑衬垫的性能研究及其虚拟仿真

论文摘要

纸浆模塑制品是以废旧纸张或其他天然植物纤维为原料,经制浆、模塑成型和干燥整形等工艺过程制成的,具有特定的几何空腔结构和一定缓冲能力的纸制品。由于可回收利用,纸浆模塑包装作为环境友好性包装应用日趋广泛。目前,对纸浆模塑制品的研究已取得了一定的成果,然而,对于纸浆模塑自身材料的力学性能研究涉及甚少;纸浆模塑制品的结构设计尚处于经验设计阶段;设计纸浆模塑衬垫以后,需测试其缓冲性能,模具与测试费用颇高。如果测试未通过,还需再次修改模具并进行测试,导致设计周期长,资源消耗较大。针对目前研究中的问题,本文采取试验及理论分析、计算机模拟分析等技术手段,针对一种典型产品——液晶电视（LCD TV）的纸浆模塑包装衬垫性能作了如下研究:（1）归纳出制备纸浆模塑制品的不同种原材料,以其为研究对象,参考瓦楞纸板相关标准,通过试验,研究其主要技术指标。并通过温湿度试验,研究环境条件对纸浆模塑制品性能的影响。（2）利用瓦楞纸箱的抗压强度计算公式,使用软件Matlab对试验数据进行处理,推导出纸浆模塑肋状结构单元的近似抗压强度公式。选择构成LCD TV衬垫的椅状结构单元,研究其单元密度与抗压强度的关系。（3）纸浆模塑制品的缓冲是通过结构变形实现的,故结构设计是决定制品缓冲能力的关键因素。根据作者的科研实践以及产品缓冲包装的理论和要求,设计37英寸LCD TV纸浆模塑缓冲衬垫,归纳出合理的结构设计流程,为纸浆模塑制品的结构设计提供参考。（4）根据上述研究成果,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行LCD TV纸浆模塑包装衬垫的动态跌落模拟试验。采用虚拟仿真技术,分析合理的结构设计方案。本课题的研究在纸浆模塑包装制品的设计及性能分析方面具有一定的理论价值和实际意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 纸浆模塑制品简介
• 1.1.1 纸浆模塑制品概述
• 1.1.2 纸浆模塑制品的性能及缓冲特点
• 1.1.3 纸浆模塑制品的用途及使用过程中所存在的问题
• 1.2 纸浆模塑制品工业的发展与应用前景
• 1.3 课题相关研究现状及存在的主要问题
• 1.3.1 纸浆模塑缓冲衬垫材料的研究
• 1.3.2 纸浆模塑衬垫结构设计及性能分析
• 1.3.3 纸浆模塑衬垫的有限元模拟
• 1.3.4 现有研究存在的主要问题
• 1.4 课题研究的目的与意义
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第二章 不同配方纸浆模塑材料的力学特性
• 2.1 不同配方纸浆模塑材料的力学参数测定
• 2.1.1 试验材料、仪器及方法
• 2.1.2 试验结果及分析
• 2.2 不同配方纸浆模塑材料耐破度试验
• 2.2.1 试验方法及数据处理
• 2.2.2 试验结果及分析
• 2.3 不同配方纸浆模塑材料边压强度试验
• 2.2.1 试验方法及数据处理
• 2.2.2 试验结果及分析
• 2.4 温湿度对纸浆模塑制品性能的影响
• 2.4.1 试验条件
• 2.4.2 试验方法
• 2.4.3 试验结果及分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 典型产品纸浆模塑衬垫结构的力学分析
• 3.1 纸浆模塑衬垫结构受力与变形
• 3.2 纸浆模塑衬垫结构单元抗压强度近似计算公式推导
• 3.2.1 瓦楞纸箱与纸浆模塑肋状单元受压的力学模型
• 3.2.2 马基瓦楞纸箱抗压强度计算式推导
• 3.2.3 沃耳福瓦楞纸箱抗压强度计算式推导
• 3.2.4 纸浆模塑肋状结构单元抗压强度近似计算式的推导
• 3.3 典型产品的纸浆模塑衬垫缓冲结构单元静态载荷的研究
• 3.3.1 椅状结构单元静态压缩试验的材料、仪器及方法
• 3.3.2 静态压缩试验的结果与分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 纸浆模塑缓冲衬垫的结构设计
• 4.1 纸浆模塑衬垫的设计方案
• 4.1.1 纸浆模塑衬垫的设计要求
• 4.1.2 纸浆模塑衬垫设计需考虑的两个基本参数
• 4.1.3 纸浆模塑衬垫设计方案的制定
• 4.2 手机伴侣产品纸浆模塑衬垫的设计
• 4.2.1 手机伴侣产品的原始包装及纸浆模塑包装设计要求
• 4.2.2 手机伴侣产品的纸浆模塑衬垫设计
• 4.3 37 英寸LCD TV 的纸浆模塑缓冲包装设计
• 4.3.1 液晶电视简介
• 4.3.2 37 英寸LCD TV 的结构特点与包装设计要求
• 4.3.3 37 英寸LCD TV 缓冲包装结构设计步骤
• 4.4 本章小结
• 第五章 LCD TV 纸浆模塑包装衬垫性能的计算机模拟
• 5.1 有限元法及ANSYS/LS-DYNA 软件简介
• 5.1.1 有限单元法的基本概念与发展
• 5.1.2 ANSYS/LS-DYNA 软件简介
• 5.2 线性包装件跌落冲击理论分析
• 5.2.1 产品的运动微分方程
• 5.2.2 产品的位移时间曲线
• 5.2.3 产品的加速度时间曲线
• 5.3 37 英寸LCD TV 纸浆模塑包装的动态跌落模拟
• 5.3.1 37 英寸LCD TV 纸浆模塑缓冲衬垫模型创建
• 5.3.2 37 英寸LCD TV 纸浆模塑缓冲包装模型求解
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录ⅠLCD TV 纸浆模塑包装概述
• 附录Ⅱ有限元分析KEYWORD 文件