基于SolidWorks正方形蜂窝结构面内力学性能有限元分析.doc

1、摘 要： 随着社会经济的发展,蜂窝纸板包装在我们生活中越来越受到人们重视,蜂窝纸包装逐渐渗透入人们的生活。本文主要探讨正方形蜂窝纸板结构的有限元建模方法,并利用 SolidWorks 软件模拟分析这种结构的性能。主要研究成果如下：（1） 建立厚度为20mm蜂窝窝芯为正方形结构的蜂窝纸板，并用 SolidWorks 自带的 SolidWorks Simulation 插件对蜂窝纸板进行静态模拟分析及跌落模拟试验。从应力曲线上可以看出正方形蜂窝纸板的结构面内力学性能。（2） 在材质相同的情况下，分别对高度为10mm和20mm的正方形蜂窝纸板进行同等条件下的静态分析，我们可以发现高度越高的蜂窝纸板受

2、到的应力越大。（3） 从两次静态模拟仿真试验及两次动态模拟仿真试验中得到的应力曲线上我们可以分析出，正方形蜂窝纸板受力时的凹凸面比平整面更具缓冲性能。关键词：正方形；蜂窝纸板；应力； Simulation； IThe finite element analysis of mechanical properties within the square honeycombs structure surface based on SolidWorksStudent s name: Junjie Yu Advisor: Guobin Jin（School of Light Industry Zheji

3、ang University of Science and Technology）Abstract: With the development of social economy, honeycomb cardboard packaging has gained greater attention in our daily life. And the honeycomb paper packing has gradually permeated into peoples life. This paper mainly discusses the finite element modeling

4、method of square honeycomb paperboard structure, using SolidWorks to simulate and analyze the performance of the structure. And the main research results are as follows:Firstly, after the establish of a three-dimensional model of square honeycomb with a thickness of 20mm cellular core, proceed to th

5、e static simulation analysis using the plug-in of SolidWorks Simulation. From the point of stress curve, the in-plane mechanical properties of the square honeycomb can be seen.Secondly, under the same condition of material, conducting static analysis on the height of 10mm and 20mm respectively of sq

6、uare honeycomb cardboard, we can find that the higher of the honeycomb cardboard, the greater the stress it gets.Thirdly, the conclusion we can draw from the stress curve , through the analysis of the two static simulation experiments and the two dynamic simulation ones, is that the concave and conv

7、ex surface of the honeycomb board has better cushioning performance than the flat surface.Keywords： square; honeycomb paperboard; stress; simulation;目录中文摘要I英文摘要II目录III1 绪论11.1 选题的背景依据及蜂窝纸板的研究11.1.1 选题背景11.1.2 蜂窝纸板的研究11.2 研究的目的和意义21.3 研究内容31.4 国内外研究现状31.5 本章小结42 正方形蜂窝纸板的建模52.1 应用软件介绍52.2 模型的建立52.3 本章

8、小结63 静态分析73.1 有限元分析法73.2 建立算例并定义材料73.3 第一次静态模拟及结果分析与讨论9 3.3.1 第一次静态模拟9 3.3.2 结果分析与讨论123.4 第二次静态模拟及结果分析与讨论15 3.4.1 第二次静态模拟15 3.4.2 结果分析与讨论173.5 本章小结194 静态对比分析204.1 静态对比分析的目的和实施方法204.2 高度为10mm的正方形蜂窝纸板的静态分析204.3 结果对比分析224.4 本章小结235 动态分析245.1 研究环境245.2 第一次动态模拟245.3 第二次动态模拟265.4 动态模拟结果分析与讨论265.5 本章小结276

9、结论与展望286.1 主要研究言论286.2 论文创新点286.3 论文不足及未来工作展望29致谢30参考文献31封底IV1 绪论1.1 选题的背景依据及蜂窝纸板的研究1.1.1 选题背景 经过对蜂房的深入研究，科学家发现，蜂窝结构是材料/空间最大的结构，由于蜂窝结构的优越性，蜂窝结构现在已广泛的用于我们的生活领域中，在包装中也是多了很多它的影子。随着社会经济的发展，蜂窝纸板包装在我们生活中越来越受到人们重视，现在越来越多的包装，尤其是家用电器的包装，里面的缓冲材质渐渐的被蜂窝纸板所替代，蜂窝纸包装逐渐渗透入人们的生活，取代了长久以来用于包装内缓冲的泡沫塑料缓冲包装，然而泡沫塑料不利于回收。因

10、此采用蜂窝纸板不但可减少对环境的污染，降低对消费者健康的损害，起到了环保作用。1.1.2 蜂窝纸板的研究 蜂窝纸板是在蜂窝状结构的芯纸的夹层上、下表面通过胶粘复合面材而形成的板材（如图1-1）。芯纸呈蜂窝状，生产和实际以正六边形居多。蜂窝纸板的夹芯不仅提高了板材的刚度和稳定性，而且改善了板材整体的力学性能。 图1-1 蜂窝纸板结构示意图 蜂窝纸包装好处多多，质轻、强度大、刚度高，具有缓冲、保温、隔热、隔音的优异性能，并且其自身经过特殊处理而能够阻燃、防潮、防水、防霉、防静电等。最为关键的是，蜂窝纸板制品与发泡塑料相比，节省资源、保护生态环境、用途广、前景好。据介绍，蜂窝纸包装节材代木的应用还可

11、制成包装箱。而且，作为一种环保材料，它具有可自然降解，不污染环境和循环再生利用等特点。正是由于蜂窝纸板的众多优点，尤其是在节约资源和环保价格上的优势，正日益得到世界各国政府的鼓励和支持，在推广和应用上已出现了令人鼓舞的局面。现在对正六边形蜂窝的研究较多，本文将在前辈的研究基础上，通过SolidWorks 软件对正方形蜂窝进行三维建模，同时利用其自带的SolidWorks Simulation 功能对建模后的正方形蜂窝进行试验分析，从而得出正方形蜂窝结构面内的各项力学性能。1.2 研究的目的和意义随着人类环保意识日益觉醒，地球可持续发展需求的日趋迫切，纸蜂窝制品也因其本身的环保特性而逐渐受到厂商

12、亲睐。自然界蜜蜂以其超然的智慧和辛勤的劳动构筑了无数形状优美的六边形蜂巢。早在公元四世纪的古希腊，数学家佩波斯就提出：蜂窝的优美形状，是自然界最有效劳动的代表。他猜想人们所见到的截面呈六边形的蜂窝，是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建成的，他的这一猜想被称为“蜂窝猜想”。而后的事实和理论均证明，蜜蜂所建造的蜂巢的确采用了最少的蜂蜡，占有最大的空间面积，而结构稳定性为最佳。受自然蜂巢的启迪，人类通过长期研究和分析自然蜂窝结构的特点，创造性地发明了各种蜂窝复合结构材料及其制品，它们有的用于新材料和新产品的研发，有的用来改善现有产品的特性，有的用于解决结构设计中面临的难题等等。本文主要针对正方形蜂窝结构面内力学

13、性能的有限元分析实验研究。因为如今大多数的研究都是针对正六边形蜂窝结构的，对其他形状的蜂窝结构的性能研究的很少。因此我们要研究其他形状的蜂窝结构的力学性能，作为对比，只有这样我们才能更好的了解蜂窝结构的性能，更好的用到包装上去。1.3 研究内容本文主要研究的内容为：主要进行正方形蜂窝结构面内力学性能的有限元分析，先运用 SolidWorks 软件对正方形蜂窝进行三维建模，并运用其自带的 SolidWorks Simulation 功能对正方形蜂窝进行变形形态分析和峰应力分析，得出相关数据，并据此进行分析研究，从而得到正方形蜂窝结构面内的相关力学性能。具体步骤为，利用 SolidWorks 软件

14、模拟平压过程中，蜂窝单元结构应力分布及失效形态分析1) 对正方形蜂窝纸板进行建模；2) 对正方形蜂窝纸板进行面内变形形态分析；3) 对正方形蜂窝纸板进行面内峰应力分析。1.4 国内外研究现状国内外对于蜂窝纸板的结构性能均做了许多的研究：张改梅通过静态压缩和动态压缩试验，研究蜂窝纸板的静态缓冲特性和动态缓冲特性与它的蜂窝芯柱、蜂窝孔径的关系。根据静态压缩试验所得的应力应变曲线计算出蜂窝纸板的缓冲系数应变曲线，根据动态压缩试验所得的最大加速度时间曲线计算出缓冲系数静应力曲线，从而进行进一步的分析。为包装中蜂窝纸板的尺寸设计提供一定的参考6。蔡四维在复合材料结构力学中介绍了各向异性弹性体的基本理论和

15、复合材料单向板、层合板弹性特性、本构关系、单向板的强度理论以及计算方法，简单讨论了湿热效应和残余应力；并介绍了复合材料层合杆和层合板梁的应力，层合板的弯曲、屈曲和振动以及层合板的开孔应力与机械连接，并对了复合材料疲劳损伤及寿命预测以及层合结构有限元数值分析中常用的板、壳单元计算方法等作了简要叙述7。辛成龙、郭彦峰通过静态压缩试验,研究不同面积蜂窝纸板叠置组合的缓冲性能。阐述了组合的蜂窝纸板的静态压缩过程,试验表明组合的方式能改善蜂窝纸板的缓冲性能。同时还选择不同面积板组合情况进行对比分析,得出了板面积变化对整体缓冲性能的影响9。郭彦峰、辛成龙、许文才等研究了蜂窝纸板结构的实体建模、单元属性、网

16、格划分等有限元建模方法,并基于该有限元模型分析了蜂窝纸板结构的平压性能,有限元分析结果与试验结果吻合良好11 。黄颖为、冯俊华、孙德强等建立了正方形金属蜂窝铝芯138的蜂窝单元阵列有限元分析模型,研究了正方形金属蜂窝在共面压缩载荷作用下的变形形态,并分析了速度在3250m/s时,正方形金属蜂窝铝芯的共面力学性能与其结构参数和速度之间的关系。当结构参数固定时,正方形金属蜂窝铝芯的峰应力与速度的平方成线性关系,而当速度固定时,峰应力与壁厚边长比成幂指数关系12。目前国内外主要针对正六边形蜂窝结构的压缩机械性能及蜂窝纸板的力学理论模型和缓冲性能实验进行研究，但对其他类型的蜂窝纸板力学性能的研究较少，

17、使得人们对其的认识还不够，因而正方形蜂窝结构面内力学性能的研究是十分必要的。1.5 本章小结蜂窝纸板是一种新型绿色环保型包装材料，且具有很多的优点，已应用于包装、建材等领域，然而蜂窝纸板的某些性能仍然没能被充分的利用，使得蜂窝纸板在包装领域中处于一个很低的利用率。现在对正六边形蜂窝的研究较多，本文将在前辈的研究基础上，通过SolidWorks 软件对正方形蜂窝进行三维建模，同时利用其自带的SolidWorks Simulation 功能对建模后的正方形蜂窝进行试验分析，从而得出正方形蜂窝结构面内的各项力学性能。2 正方形蜂窝纸板的建模为了研究正方形蜂窝结构面内的各项力学性能，我们首先要做的就是

18、用Solidworks 对其进行建模，我采用的软件是 Solidworks 2009 版本。2.1 应用软件介绍SolidWorks 软件是美国 SolidWorks 公司开发的世界上第一个基于Windows 的三维CAD系统，其创新技术符合CAD技术发展潮流的趋势。Solidworks Simulation 是一款基于有限元技术的分析软件，是一个与 SolidWorks 完全集成的设计分析系统。作为一个强有力的工程分析工具，它提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、扭曲分析、频率分析热力分析优化分析并帮助解决了从简单到复杂的各种问题。SolidWorks Simulation减少了搜索最优设计

19、所需要的时间和精力，可大大降低产品进入市场的时间。Solidworks 的功能强大、易学易用、和技术创新是其三大特点，可以十分方便的对物体进行三维实体特征造型、装配及工程图生成、产品受力强度分析，所以在包装结构设计中有广泛的应用前景。SolidWorks SimulationXpress 为 SolidWorks 用户提供了一个容易使用的初步应力分析工具。SimulationXpress 通过在计算机上测试设计而取代昂贵并费时的实地测试可降低成本及上市时间。2.2 模型的建立根据实验原理我们为蜂窝纸板建立一个三维模型，其蜂窝窝芯为正方形，厚度为20mm，纸板厚度为0.4mm，其形状和大小如下图

20、。 图2-1 按照生产实际将瓦楞纸折叠成正方形图2-2 建立蜂窝纸芯100mm100mm19.2mm图2-3 黏贴面纸 本文在Solidworks中创建一个正方形的蜂窝瓦楞纸板，其参数为100mm100mm20mm。2.3 本章小结通过对本章的学习，了解了Solidworks软件的一些基本知识，掌握了Solidworks软件的基本建模功能，并通过自己的摸索，顺利利用软件建立了一个正方形蜂窝的模型。为接下来的仿真模拟分析做好了充分的准备，并制定出了合理的仿真模拟步骤。3 静态分析3.1 有限元分析法有限元法的理论基础起源于20世纪40年代，从1943年数学家 Courant 第一次尝试用最小位原

21、理来解决 t.Venant 扭转问题以来，一些应用数学家和工程师也都由于种种原因，纷纷涉足有限元法的领域。一直到1960年以后，醉着电子计算机的广泛应用和发展，有限元法技术依靠数值计算方法，才迅速发展起来。换句话说，有限元分析就是将一个复杂的模型问题分解为多个简单的结构片段，这些片段称为“元素”。在过去，结构分析的主角有限元技术高高在上，而且此时期的结构分析软件都普遍存在软件界面不具操作亲和力、难学难用的缺点，且要求的设备等级很高。有了像 Solidworks Simulation这样的软件问世以后，结构分析的大门终于平民化了。本文采用 SolidWorks 软件中的 Simulation 对

22、蜂窝纸板的缓冲性能进行模拟。SolidWorks Simulation 是一款基于有限元（即FEA数值）技术的设计分析软件，其本身集成了Simulation、SolidWorks Flow Simulation、SolidWorksMotion 等插件程序，与 SolidWorks 无缝集成，可不经转换在SolidWorks 中直接实现三维浏览、运动模拟、碰撞和运动分析、受理分析及运动算例，在模拟运动中为动画添加马达等功能。为便于进行后期分析处理，采用了 SolidWorks 建模，Simulation 进行跌落仿真的技术路线。元法，确认了有限元法是处理连续媒介问题的一种普遍方法。和运动分析、

23、受理分析及运动算例，在模拟运动中为动画添加马达等功能。为便于进行后期分析处理，采用了 SolidWorks 建模，Simulation进行跌落仿真的技术路线。3.2 建立算例并定义材料 Simulation拥有独有的FFE解算器，与同类软件相比速度有很大提高。我们先建立一个静态算例,再对材料的材质进行编辑,材料选用的蜂窝纸板为定量为200g/m2的纸板,厚度为0.4毫米。图3-1 建立新算例图3-2 选择静态选项首先，我们必须为蜂窝纸板选择材料的弹性模量E，泊松比和密度。表3-1 计算对象的材料参数属性名称数值单位数值类型弹性模量7600MPA恒定泊松比0.34恒定质量密度200g/m2恒定3

24、.3 第一次静态模拟及结果分析与讨论 蜂窝纸板在作为包装材料保护产品时，在流通过程中由于装卸、搬运等作业会受到各种冲击跌落，从而使包装件受到损坏。本论文针对正方形结构蜂窝纸板进行一次静态模拟。3.3.1 第一次静态模拟将已经建模好的正方形蜂窝材料选择为纸板。模型如果没有合适的约束，那就会失去平衡面而做自由的平移或旋转运动。因此首先约束一面，固定几何体，这样，该物体就只能在受力的方向上做变形移动。然后在另一面设置外部载荷，载荷就是施加在受测物体上的力或其他形态的动能，在本次试验中，载荷类型设置为压力，具体操作如下图所示： 图3-3 约束设置 图3-4 外部载荷设置 接下来就是设置网格，网格一直是

25、有限元分析的主角，它让工程分析的数字更为可靠。首先，程序将几何模型划分为许多具有简单形状的小单元， 这些单元都通过公共的节点连接，这个过程就称为网格划分。有限元分析程序将模型视为一个网状物，在分析中，网格划分是一个重要的步骤，网格划分的越细，质量就越高，分析结果就越准。在算例1试验中，设置为网格整体大小1.5mm,公差0.075mm,设置完毕后运行解算器进行分析。 图3-5 网格参数设置 图3-6 网格化后效果图 图3-7 过程图 分析结束后得到分析图。 图3-8 窝芯为正方形的蜂窝纸板应力云图 图3-9 窝芯为正方形的蜂窝纸板位移云图 图3-10 窝芯为正方形的蜂窝纸板应变云图 3.3.2

26、结果分析与讨论 在进行完仿真试验后，对这次的试验进行结果分析，主要是对其应力进行分析。主要是选取其边线上的应力分布图分析。 图3-11 选取的边线1 图3-12 选取的边线2 图3-13 选取的边线1的应力图解 图3-14 选取的边线2的应力图解 图3-15 选取的边线3 图3-16 选取的边线3的应力图解表3-2 算例结果（1）名称类型最小最大应力1VON:von Mises 应力0.089821 N/m2节: 31519350710200 N/m2节: 301233位移1URES:合位移0 m节: 1638.75393e-006 m节: 2631应变1ESTRN :对等应变5.15031e

27、-011 单元: 15933.13627e-005 单元: 24860从图解中可以看到，两短边的应力分布基本左右对称，其中由于没有支撑纸板而受力比较严重的边线1的最大应力可达到9.0x106N/m2,其位置在中点处，最小值为0，位于两个端点处，而另一边线2由于有支撑面板，受力比较均匀，最大值约为1.82x107N/m2,位于靠近端点处，最小值为1.72x107N/m2,位于中间位置。而在长边也就是边线3在试验中，受力也比较均匀，但是在靠近边线1后受力极具增大，最大值可达1.70x107N/m2。 在算例结果（1）中，我们可以发现，整个正方形蜂窝纸板在节: 315193处取得最小应力0.0898

28、21 N/m2，而在节: 301233处取得最大应力50710200 N/m2。同时在节: 2631处取得最大位移8.75393e-006 m。3.4 第二次静态模拟及结果分析与讨论 3.4.1 第二次静态模拟 由于建立模型的蜂窝纸板的四侧并不对称，因此，需要选择另两个面进行一 次静态模拟，材料的选择与基本的数据都与第一次的静态模拟相同，因此在这不再赘述。具体操作如下图所示： 图3-17 约束设置 图3-18 载荷设置 图3-19 网格后效果图在进行完基本的操作后，运行，得到的图解如下图所示： 图3-20 应力图解 图3-21 位移图解 图3-22 应变图解 3.4.2 结果分析与讨论通过对厚

29、度为20mm蜂窝芯纸结构为正方形的蜂窝纸板进行第二次仿真模拟使我们更进一步了解到这种蜂窝纸板的特性，这里像上文中对第一次模拟的结果分析一样进行分析： 图3-23 边线4 图3-24 边线4应力图解 图3-25 边线5 图3-26 边线5的应力图解 表3-3 算例结果（2）名称类型最小最大应力1VON:von Mises 应力0.120853 N/m2节: 300410229590 N/m2节: 319480位移1URES:合位移0 m节: 2441.10651e-006 m节: 281499应变1ESTRN :对等应变1.56157e-011 单元: 1597923.83542e-005 单元

30、: 13740从图解中可以看到，两边线的应力分布基本左右对称，其中边线4的最大应力可达到1.20x105N/m2,其位置在中点处，而最小应力位于靠近两端点处，其值约为5.50x104N/m2，而另一边线5受力分布成上下振荡分布，可看出在凸起处受力较大，凹处受力较小，最大值约为1.30x105N/m2,最小值可达0。在算例结果（2）中，我们可以发现，整个正方形蜂窝纸板在节: 300410处取得最小应力0.12085 N/m2，而在节: 319480处取得最大应力229590 N/m2。 3.5 本章小结通过这两次的静态模拟仿真试验，应该说基本掌握了Solidworks Simulation 静态

31、分析的基本操作。同时通过对厚度为20mm蜂窝芯纸结构为正方形的蜂窝纸板进行仿真模拟，使我们更进一步了解到这种蜂窝纸板的力学性能，当他们面对外部载荷时所产生应力的变化规律，以及最大应力值的大小，说明正方形结构的蜂窝纸板的一些静态力学性能。这将对于我们今后在选择包装材料，减少资源浪费以及更合理充分的包装产品上提供很大的帮助。4 静态对比分析4.1 静态对比分析的目的和实施方法 为了更好的研究正方形蜂窝纸板结构的面内力学性能，本文将进行不同高度的蜂窝纸板在相同情况下的静态分析，达到对比的目的，从而对其有一个更深入的了解。具体实施方法为建立不同厚度的但是由相同材质组建的正方形蜂窝结构纸板，进行相同环境

32、下的静态分析，由于时间、篇幅、条件有限，本文建立了一个高度为10mm的正方形蜂窝结构与前文中高度为20mm的蜂窝结构进行对比分析。4.2 高度为10mm的正方形蜂窝纸板的静态分析材料与材料属性都与前文中的材质一样，在这里不再赘述，具体操作过 程如下： 图4-1 高度为10mm的正方形蜂窝纸板然后进行两次方向的静态分析，其基本参数设置都与前文中相同，因此不再赘述，下图中展示网格化后的蜂窝模型，从图中我们能看出其约束的面和承载载荷的面。 图4-2 固定平整面进行第一次静态分析 图4-3 固定凹凸面进行第二次静态分析进行分析后得到的结果图解：图4-4 应力云图1 图4-5 应力云图2 4.3 结果对

33、比分析 表4-1 平整面静态分析算例结果 名称类型最小最大应力1VON:von Mises 应力0.245241 N/m2节: 209711184309 N/m2节: 225413位移1URES:合位移0 m节: 111.17158e-006 m节: 225409应变1ESTRN :对等应变3.67611e-011 单元: 532791.50538e-005 单元: 24938 表4-2 凹凸面静态分析算例结果 名称类型最小最大应力1VON:von Mises 应力0.182439 N/m2节: 19931996841.5 N/m2节: 127946位移1URES:合位移0 m节: 13.35

34、531e-007 m节: 34248应变1ESTRN :对等应变2.32831e-011 单元: 1131935.55027e-006 单元: 68614经过与前文中数据的对比分析，我们可以发现，10mm的正方形蜂窝纸板的最大应力平整面为184309N/m2，凹凸面为96841.5N/m2，前文中20mm的正方形蜂窝纸板的最大应力平整面为50710200N/m2，凹凸面为229590N/m2，可以明显看出高度越高的蜂窝纸板受到的应力越大。4.4 本章小结从以上的结果和分析中我们可以看出，对于不同高度的蜂窝纸板，高度越高的蜂窝纸板所受到的最大应力越大，也更不均匀。这将对于今后我们在选择材料上会提

35、供很好的理论依据。5 动态分析5.1 研究环境 材料的选择和基本数据都与静态模拟中的一样，在这里不再赘述。蜂窝纸板在作为包装材料保护产品时，在流通过程中由于装卸、搬运等作业会受到各种冲击跌落，从而使包装件受到损坏。因此本论文让蜂窝纸板从一定高度进行跌落，已达到分析的目的。跌落冲击测试的能量损失一般是由于阻尼、摩擦或塑性变形引起的。然而在跌落测试分析中，Simulation并不支持阻尼。跌落试验采用默认的跌落高度为1m，重力加速度为9.81m/s2,摩擦系数为0。5.2 第一次动态模拟选择材料为纸板，具体操作如下： 图5-1 选择掉落测试选项 图5-2 跌落参数设置图5-3 引力参数设置 在算例

36、跌落试验中，设置为网格整体大小1.5mm,公差0.075mm,冲击后的求解时间为50微秒，图解数为25。设置完毕后运行解算器进行冲击分析。 图5-4 网格参数设置 图5-5 结果选项设置分析结束后得到Von Mises应力云图。图5-6 蜂窝纸板平整面应力云图5.3 第二次动态模拟 设置引力方向，进行第二次的动态跌落试验： 图5-7 引力参考方向设置在算例2跌落试验中，设置为网格整体大小1.5mm,公差0.075mm,冲击后的求解时间为50微秒，图解数为25。设置完毕后运行解算器进行冲击分析。分析结束后得到Von Mises应力云图。 图5-8 蜂窝纸板凹凸面应力云图5.4 动态模拟结果分析和

37、讨论上文中介绍了跌落试验的具体参数和方法，通过以上两次不同方向的跌落试验，我们可以得出其对应的应力时间规律曲线，经过对比分析，从曲线中我们可以观察出其应力变化。在两个算例中，我们选取相同节点来取得时间应力曲线图，然后分析图中的数据进行应力分析，图如下所示： 图5-9 蜂窝纸板平整面（左）和凹凸面（右）应力时间历史图表 在图5-9中，我们可以发现左图节点在41微秒内应力达到第一个峰值,其值为8.0x105N/m2，而右图节点在30微秒左右时达到第一个峰值，其值为1.4x105N/m2。由此可知蜂窝纸板在跌落时，正六边形的平整面所产生的最大应力比凹凸面要大，说明凹凸面的缓冲性能更好，对产品起到缓冲

38、的作用将会更显著。5.5 本章小结通过对厚度为20mm蜂窝芯纸结构为正方形的蜂窝纸板进行动态跌落仿真模拟试验使我们更进一步了解到正方形蜂窝纸板的缓冲特性，当他们从相同高度的跌落时各自所产生应力的变化规律，以及最大应力值的大小，从而说明凹凸面要比平整面的缓冲性能要好。这对于我们今后在选择包装材料，减少资源浪费以及更合理充分的包装产品上提供很大的帮助。6 结论与展望6.1 主要研究结论蜂窝纸板作为一种重量轻、结构新颖、承载性能好且具有良好缓冲性能的包装材料受到了包装界乃至工业界的广泛关注，并且已经应用于包装、通信、农业、建筑等诸多领域。本文通过对正方形蜂窝纸板结构面内的力学性能分析，了解了其各方向

39、上的应力情况，从而了解蜂窝纸板的结构面内的力学性能，为我们选择合适的材料提供了依据，并且通过对正方形蜂窝纸板的研究，基本了解了正方形蜂窝纸板的结构和性能，主要结论如下：1) 找到厚度为20mm的正方形蜂窝纸板的物理性能参数，对其进行静态仿真模拟分析，绘制出各边线上的应力曲线。2) 通过两次静态模拟分析得到的应力曲线的对比，我们可以发现蜂窝纸板的凹凸面比平整面受力时受力更为平均，说明凹凸面方向蜂窝具有更好的缓冲性能。3) 通过两次静态模拟分析得到的应力曲线的对比，通过数据我们可以发现当凹凸面受力时的最大应力值要小于平整面受力时的最大应力值，从而进一步说明凹凸面方向受力时蜂窝具有更好的缓冲性能。4

40、) 通过两次动态模拟分析得到的应力曲线的对比，通过数据我们可以发现做跌落试验时当凹凸面受力时的最大应力值要小于平整面受力时的最大应力值，进一步说明凹凸面方向受力时蜂窝具有更好的缓冲性能。5) 在材质相同的情况下，分别对高度为10mm和20mm的正方形蜂窝纸板进行同等条件下的静态分析，我们可以发现高度越高的蜂窝纸板受到的应力越大。6.2 论文创新点通过Solidworks建立厚度为20mm的正方形蜂窝纸板三维模型，通过两种方向分别对蜂窝纸板进行静态仿真分析，动态跌落试验分析，不同高度的蜂窝纸板的对比试验，研究了正方形蜂窝的一些物理性能参数。同时发现当在蜂窝纸板上的凹凸面进行受力时受力情况要好于平

41、整面的受力时，并且发现在相同情况下，高度越高蜂窝纸板的受到的应力越大，从而为我们今后流通过程中选择合适的包装方式提供理论依据。通过Solidworks Simulation进行静态仿真模拟和跌落仿真模拟分析不同受力方向时的正方形蜂窝纸板的应力分布情况。6.3 论文不足及未来工作展望1) 蜂窝纸板的各种物理参数不稳定，参数要在很严格的环境下获取，但由于现实环境或设备技术所限，所获得的参数会略有偏差，导致论文数据可能有所误差。2) 由于时间精力有限，本论文仅研究厚度为20mm的正方形结构蜂窝纸板的应力分布情况。因此后续的工作还有待进一步的加强。3) 由于时间精力有限，本论文仅研究了正方形蜂窝结构面

42、内的力学性能，没有与其它结构的蜂窝进行对比，因此后续的工作有待进一步加强。4) 由于软件分析的环境处于理想状态下，忽略了一些可能影响结果的参数，使得数据并不十分的精确，但仍然可以作为我们今后参考的依据。5) 在做对比试验时，由于时间、篇幅有限，只进行了厚度为10mm和厚度为20mm两种正方形蜂窝纸板的对比分析，数据还不足以有说服力。6) 蜂窝纸板可近似的看作是闭孔材料，在其变形过程中随着气体的流动，尤其是在动态压缩过程中，气体回复力对其承载和缓冲吸能性能起到很大的作用，后续可深入研究蜂窝纸板中的气体对蜂窝纸板压缩机理的影响。致 谢首先要感谢的是我的导师，在我这几个月的论文准备期间，从前期的开题

43、报告的准备，实验的开展到中期报告，最后再到论文的撰写以及最终的定稿，我的导师金国斌老师给予了我很大的帮助，在此表示衷心的感谢，其次，还要感谢在实验分析过程之中，同学和朋友以及包装工程系的其它老师给与我的指导和帮助，使得我顺利的完成本论文的实验研究。同时要特别感谢学院为我提供计算机实验室和以及学校图书馆提供的宝贵的参考资料，这些都给了我良好的做毕业论文的环境。同时我也要感谢上一届的学长学姐们，他们提供了一些我论文中涉及的文献资料，以及给了我很多的心得，这些都给了我较多的启发，而且避免了很多的误区，让我的实验和论文能够更顺利的完成。他们的帮助使我受益匪浅。现在论文即将完成，再一次深深感谢所有帮助过我的良师益友和亲爱的同学们，以及在我论文中被我引用或参考的论著的作者。本文主要研究分析了正方形蜂窝纸板结构面内的力学性能分析，并给出了相关的数据说明，但由于笔者水平有限，软件掌握有限，知识面有限，论文中难免会有不足和错误，恳请专家和老师批评指正。参考文献 1叶柏彰. 我国蜂窝纸板产业发展状况与电子产品包装应用分析C 首届中国国际包装高峰会会议论文集. 北京: 中国包装网络信息技术有限公司, 77- 78, 2001.2郭彦峰. 纸板类缓冲包装材料的性能及用途J. 出口商品包装,2003, ( 11) : 58- 62.3郭彦峰,许文才,王梅. 蜂窝