技术专论EPS泡沫与C楞瓦楞纸板串联系统的缓冲分析与应用杨凌云1，郭勇2，吴淑芳3(1．浙江经贸职业技术学院，杭州310018;2．浙江中能工程检测有限公司，杭州311106;3．浙江长征职业技术学院，杭州310023)摘要:基于发泡聚苯乙烯(EPS)和瓦楞纸板的本构关系，建立了由物品与这2种材料组成内外包装系统的缓冲模型;进而对工程实例进行了优化设计，介绍了串联模型的具体应用。研究表明，在缓冲工程设计中不应忽略外包装的"串联"缓冲作用，否则会导致过度包装。关键词:发泡聚苯乙烯;瓦楞纸板;串联系统;冲击中图分类号:TB484;TB487文献标识码:A文章编号:1001-3563(2013)07-CushioningAnalysisandApplicationofEPSandC-fluteCorrugatedPa-perboardSeriesPackagingSystemYANGLing-yun1，GUOYong2，WUShu-fang3(1．ZhejiangEconomic＆TradePolytechnic，Hangzhou310018，China;2．HangzhouZhongnengConstructionDetec-tionLimitedCompany，Hangzhou310000，China;3．ZhejiangChangzhengVocational＆TechnicalCollege，Hangzhou310023，China)Abstract:Onthebasisofconstitutiverelationshipsofexpandedpolystyrene(EPS)andC-flutecorrugatedpaperboard(CCP)，thecushioningmathematicalmodelofgoodsandexteriorandinteriorpackagingcomposedbythetwokindsofmaterialwasestablished．Optimaldesignwascarriedoutonengineeringprojectandapplicationoftheseriesmodelwasintroduced．Theresultsshowedtheseriescushioningeffectofexterior作用却被忽略了。2012年，卢富德等人［11－13］提出了多层瓦楞纸板组成的串联力学模型新概念，并首次引入虚拟质量，研究了串联缓冲系统冲击响应规律。笔者以发泡聚苯乙烯与C楞瓦楞纸板为对象，用所建立的串联模型获得了有助于优化缓冲结构、降低包装材料消耗的有价值结论。发泡聚苯乙烯和瓦楞纸板是现阶段应用最广的2种包装材料。基于现代包装功能要求的提高及包装轻量化、低碳降耗的需求，国内外对发泡类衬垫材料和瓦楞纸板、蜂窝纸板的缓冲防护性能进行了比较多的研究。一些学者对发泡材料的缓冲性能［1－2］、本构模型［3－4］及有限元方法［5－6］进行了一系列的研究;在纸质缓冲结构方面，一些国外学者主要采用实验方法分析瓦楞纸板等材料的缓冲性能［7－8］;高德等人提交了瓦楞纸板力学本构关系的研究成果［9－10］。以上研究是基于单一缓冲材料为对象，而相当多的包装系统均由发泡塑料缓冲材料与纸质外包装箱共同起到商品的保护作用，但在设计计算中外包装的1发泡聚苯乙烯与瓦楞纸板串联模型在文献［11］中，发聚苯乙烯材料的本构关系为:f1(ε，ε)=［a1tanh(a2ε)+a3tan(a4ε)++a6ε+a7ε82)+aε(1)收稿日期:2013-01-08基金项目:国家“十二五”科技支撑项目(2011BAD24B01)作者简介:杨凌云(1976－)，女，湖北随州人，硕士，浙江经贸职业技术学院讲师，主要研究方向为包装动力学与计算机分析。杨凌云等EPS泡沫与C楞瓦楞纸板串联系统的缓冲分析与应用11式中:a1=0．0583MPa，a2=18．5rad，a3=0．0493MPa，a4=1．84rad，a5=0．0456MPa，a6=0．采用发泡聚苯乙烯，内装商品m=7kg，易损度Gm=2120，最大底面积A0=0．015m。设计时取跌落高度=2×10－5s2，a=11Pa/s。H=0．5m，要求当安全系数n为1．2时，确定该包装8在文献［10］中，初始厚度为4．4mm的C楞瓦楞纸板的本构模型关系式为:s缓冲材料的最佳用量。以缓冲材料体积最小为最优目标，并满足一定的限制性条件，设计目标优化数学函数F为:f2(ε，ε)=b1ε+b2ε+b3ε+b4ε+b5ε2345+b6tan(2)(b7ε)+b8ε+b9ε2F=A·h1式中:b1=1．4845MPa;b2=－1．1090MPa;b3=－6．6793MPa;b4=7．3762MPa;b5=0．9153MPa;b6=0．0159MPa;b7=1．93rad;b8=102．1Pa·s，b9=0．033Pa·s2。在图1所示串联包装跌冲冲击简图中，代表包装物品的m从H高程落在发泡聚苯乙烯与C楞瓦楞纸板所组成的串联包装系统上。y1表示物品跌落Gms．t．:y¨1m≤ns(6)0＜A＜A0h＞01式中:A0为被包装物最大底面积;ns为安全系数;y¨1m为跌落冲击时的最大响应加速度。运用文献［12］的优化方法，得发泡聚苯乙烯的优2化解为:...