紙基包裝材料對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康無害,受到包裝行業(yè)的青睞。相比于人工膠黏、圖釘按壓等傳統(tǒng)紙板成形工藝,沖壓成形工藝可以直接成形,具有效率高、成形品形狀多樣、成形精度高、密封性好等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用前景廣泛。本文通過實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬,對(duì)聚丙烯（PP）覆膜牛皮紙進(jìn)行單層和雙層紙板沖壓成形分析,闡述紙板尺寸對(duì)成形深度和成形規(guī)律的影響,探索壓邊間隙對(duì)起皺高度、縱向（Mechanical direction,MD）和橫向（Cross direction,CD）壁厚分布、等效塑性應(yīng)變和回彈量的影響,對(duì)比單層和雙層紙板沖壓成形結(jié)果,揭示雙層板沖壓工藝能更好地抑制PP覆膜牛皮紙成形缺陷,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效的托盤沖壓成形。主要工作及結(jié)論如下:（1）PP覆膜牛皮紙力學(xué)性能研究。通過單向拉伸實(shí)驗(yàn)分析6種基重PP覆膜牛皮紙的抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彈性模量和屈服強(qiáng)度的力學(xué)性能規(guī)律。結(jié)果表明,隨著紙板基重的增加,抗拉強(qiáng)度呈下降趨勢(shì),且MD抗拉強(qiáng)度約為CD抗拉強(qiáng)度的1.4倍;斷裂伸長(zhǎng)率不受基重變化影響,但CD斷裂伸長(zhǎng)率大約是MD的2.2倍;彈性模量隨基重的增加而減小,MD彈性模量約為CD彈性模量的2倍;屈服強(qiáng)度隨紙板基重的增加... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３?（ａ）沒有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的凸模（ｂ）有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的凸模ｒａ??

來模擬折痕過程中發(fā)生的分層為模擬折痕線的力學(xué)行為，??Ｇｉａｍｐｉｅｒｉ等人發(fā)展一種將界面有限元置于相鄰殼單元之間的折痕界面本構(gòu)模型??［３９］。Ａｍｉｇｏ使用一個(gè)更簡(jiǎn)單的帶有線性彈簧連接器元件模型，分析表明最大變形??主要取決于彎曲剛度，而不是折痕剛度。彎曲剛度引起的變形約占總變形的９０％，??折痕剛度引起的變形約為１〇％？］。Ａｗａｉｓ等人模擬分析折痕對(duì)托盤成形性的影??響。紙板采用正交異性彈塑性材料，用各向同性硬化的Ｈｉｌｌ屈服準(zhǔn)則來定義塑性??行為，折痕由鉸鏈連接件元素建模如圖１．４所示。研宄表明折痕增強(qiáng)托盤成形性；??局部應(yīng)變出現(xiàn)在托盤角部，局部應(yīng)變的強(qiáng)度和大小隨折痕數(shù)量的增加而降低Ｉ？。??圖１．４紙板網(wǎng)格和主要材料方向：ＭＤ沿ｘ軸，ＣＤ沿ｙ軸，折痕用棕色線表示［４１］。??６??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??Ｌｉｎｖｉｌｌ等人建立一個(gè)簡(jiǎn)單的一維理想塑性鉸鏈模型，將其引入到紙板的三維??各向異性塑性材料本構(gòu)模型中，采用連接器元件模擬折痕，如圖１．５所示。研宄??表明托盤角部的局部應(yīng)變?nèi)Q于折痕的數(shù)量，隨著折痕數(shù)量的增加，局部應(yīng)變減??校然而，折痕對(duì)局部應(yīng)變的影響取決于紙板的硬度，紙板越硬，影響就越大［４２］。??Ｌｉｎｖｉｌｌ等人對(duì)起皺的研究非常重要，為之后紙基材料起皺分析奠定基矗??纏肩??圖１．５拉深紙杯回彈后的實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果，其中白色代表不起皺，洋紅代表起皺??目前研究者對(duì)多層紙板成形的模擬研宄較少，對(duì)多層金屬板成形的模擬研宄??較多。董浩模擬分析不同厚度金屬板的單層板、雙層板成形方法以及不同加載路??徑的成形效果，分析紙板的起皺規(guī)律、壁厚分布規(guī)律、成形過程中的摩擦應(yīng)力狀??態(tài)以及應(yīng)變規(guī)律。研宄表明對(duì)于厚度為１．０?ｍｍ、０．８?ｍｍ和０．５?ｍｍ的成形板，??選取厚度２．５?ｍｍ的５Ａ０６鋁合金作為輔助板，既可以輔助成形，又可以節(jié)約材??料［２８］。唐巍模擬三層板托盤拉深成形，結(jié)果表明最大拉深力隨紙板直徑增大而呈??線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)［４３］。樊奇通過溫拉深試驗(yàn)及數(shù)值模擬仿真，研究成形溫度、疊層??順序、疊層板厚及軋制方向等工藝參數(shù)對(duì)ＡＺ３１／３００３疊層板的成形性能的影響。??研究表明疊層板拉深性能較好，但所需拉深力較大Ｗ。??１．３目前研究存在的問題??國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)研宄和數(shù)值分析等手段，針對(duì)紙基材料沖壓成形進(jìn)??行大量的研宄工作。但針對(duì)紙基材料機(jī)械性能、多層紙基材料沖壓成形工藝及模??擬研宄等仍存在一定的不足和缺陷：??（１）對(duì)托盤單層紙板沖壓成形工藝的研究。相比于大量的紙基


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