疲劳振动效应对瓦楞纸板承载能力与缓冲性能的影响

    瓦楞纸板作为常用的承载与缓冲材料在农业、特别是包装领域的应用十分广泛。众多的农产品、工业产品采用瓦楞纸板、纸箱进行包装运输。瓦楞纸板的承载与缓冲性能是决定产品运输安全的重要因素。众所周知，振动是导致产品运输破损的主要原因之一。产品流通中振动破损主要有两种形式: 一是共振条件下共振加速度超过极限值而发生的破损; 二是非共振条件下，由于包装材料的疲劳损伤，降低了对被包装物的防护功能［1］。产品在运输过程中，将经历数以万次的振动冲击，振动也将对瓦楞纸板的性能造成影响并继而影响产品的包装性能。为此研究振动效应对瓦楞纸板性能的影响具有重要的工程价值。

    多年来基于试验测定纸板的承载与缓冲性能方面已有大量的文献报道，作为研究基础，纸板承载机理与本构模型表征已愈来愈得到人们的高度关注。国内，高德等［2 －3］基于 B 楞双层瓦楞纸板衬垫静、动态平压试验，建立了瓦楞纸板衬垫在不同条件下平压冲击时动态响应的非线性粘弹塑性模型，表征其非线性模型参数; 卢立新等［2］运用薄板理论，构建了以粘结强度为控制的纸蜂窝结构力学模型并得出了蜂窝纸板的平压临界载荷; 王冬梅等［5 －6］对纸蜂窝压缩临界应力、平台应力及密实化应变进行了评估，得到了纸蜂窝面外压缩临界应力与纸蜂窝相对密度之间的关系。国外，Marcondes［7］研究了湿度对瓦楞纸板缓冲性能的影响，分析了载荷对其性能的影响; Rousserie 等［8］对瓦楞纸板夹芯结构进行了试验研究，建立夹芯结构模型; Mi-chael 等［9］提出了从静态和准静态压缩数据预测瓦楞纸板缓冲性能的新方法。

    现行的材料缓冲性能的测试方法局限于对材料的前五次压缩、跌落试验进行分析计算。实际包装产品在通过程中，经历的振动冲击次数往往达到数万次甚至更多，作为起保护产品作用的缓冲材料，也随之发生了相应的压缩、复原过程，即发生疲劳效应，其缓冲性能将发生相应的变化，特别是对于纸板类材料，疲劳强度对其性能的影响将尤为显著。William［10］进行了疲劳破损边界曲线的研究，提出确定破损边界时不仅应考虑临界速度和临界加速度数据，还应该与冲击的次数相联系; 孙聚杰等［11］对不同振动次数后的瓦楞纸板进行了承载能力和静态缓冲系数的研究。而瓦楞纸板疲劳缓冲性能的研究至今未见文献报道。

    本文以瓦楞纸板为研究对象，对其进行疲劳振动试验，结合静态压缩试验和动态跌落冲击试验，研究疲劳效应对瓦楞纸板承载能力和动态缓冲性能的影响。

    1 材料与方法