瓦楞纸板力学性能的研究进【打印版】第9次修改 带页码

1、模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学 性能影响性能影响 二二一五年五月一五年五月 硕士学位硕士学位 论论 文文 硕硕 士士 论论 文文 模模 拟拟 流流 通通 环环 境境 下下 温温 湿湿 度度 对对 瓦瓦 楞楞 纸纸 板板 力力 学学 性性 能能 影影 2007 分类号 密级 udc 编号 硕士学位论文硕士学位论文 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性 能影响能影响 学科专业学科专业 制浆造纸工程制浆造纸工程 研究方向研究方向 制浆化学与造纸湿部化学制浆化学与造纸湿部化学 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响 摘 要

2、瓦楞纸板在当代社会和生活中有着广泛的应用，特别是在现代运输流 通环境中，而在流通运输中温湿度对瓦楞纸板力学性能的影响比较大，也 因此使得瓦楞纸板的研究也成为各国研究的重点，所以探索在运输流通环 境下温湿度对瓦楞纸板力学性能的影响，特别是对瓦楞纸板平压强度、边 压强度和粘合强度的影响显得尤为重要。本文研究了在不同温湿度条件下， 三层 uv 型瓦楞纸板的平压强度、边压强度和粘合强度的变化情况，并建 立相应的数学模型，在此基础上结合凯里卡特公式，进行软件编程得出温 湿度与瓦楞纸箱的平压强度、侧压强度、粘合强度及纸箱抗压强度的测定 软件，为日后的实验提供了方便。研究结果如下： 1）在同一温度下，随着湿

3、度的增大三层 uv 型瓦楞纸板的平压强度、 边压强度和粘合强度逐渐变小。在模拟流通环境下，湿度不变时，在不同 的温度下三层 uv 型瓦楞纸板的平压强度的变化比较大。在相对湿度为 40%的 各个温度下，三层 uv 型瓦楞纸板的平压强度的承受力比较大，其次是在 相对湿度为 50%。各个湿度之下，随着温度的变化，平压强度都呈现随着 温度升高，先增大后减小的趋势。 2）边压强度的变化分两部分，在相对湿度 40%到 60%时，在 25到 30之间出现最小值，在 70%到 100%时，在 25到 30之间出现最小值， i 此温度范围下三层 uv 型瓦楞纸板边压强度的受力比较脆弱，在大于 30 时，边压强度

4、的变化趋于平缓，波动强度比较小。 3）粘合强度的变化也分为两部分，在相对湿度在 40%到 70%时，在 35左右时出现最小值，粘合强度下降了 35%左右，下降的幅度比较大， 因为粘合剂的糊化温度出现在 55左右；在相对湿度在 80%到 100%时， 在温度低于 30时，三层 uv 型瓦楞纸板的粘合强度相对较低，大于 30时瓦楞纸板的粘合强度增大，最大的增幅为 40%左右。 4)利用以上实验数据进行数学建模，使用灰关联分析、得出三层 uv 型 瓦楞纸板平压强度、边压强度和粘合强度的数学模型。平压强度与温湿度 的函数关系式：y1=9.5017-0.0006 2 +0.0223 注： 为相对湿度，表

5、 i x j x i x j x 示温度；边压强度与温湿度的函数关系式：y2=3.7232+0.1119-0.0014 i x i x +0.0012 2-0.00082 注： 为相对湿度，表示温度；粘合强度与 j x j x i x i x j x 温湿度的函数关系式：y3=1.9517-0.0001 2注： 为相对湿度，表示温 i x i x j x 度。瓦楞纸箱抗压强度与温湿度的关系式：bct 3.7232+0.1119- i x 0.0014 +0.0012 2-0.00082(4axz/z) 2/3 z j ， 为相对湿度， i x j x j x i x i x 表示温度，bct

6、为瓦楞纸箱的抗压强度（lb），z 为瓦楞纸箱的周长 j x （lb），axz 为瓦楞常数，j 为纸箱常数。 5)在数学建模的基础上,建立对三层 uv 型瓦楞纸板力学性能的数学模 型进行软件编程，利用 c 语言进行软件的编程，得出测定三层 uv 型瓦楞 纸板的平压强度、侧压强度、粘合强度及纸箱抗压强度的测定软件，为日 后的实验提供了方便，并且在测试中得出良好的结果，符合实验的要求。 ii 关键词： 瓦楞纸板 温湿度 平压强度 边压强度 粘合强度 数学建 模 软件编程 iii temperature and humidity on the mechanical properries of corr

7、ugated cardboard in transport circulation environment abstract corrugated board is applied extensively in the contemporary society and life, especially in the modern of transport circulation environment,and in the temperature and humidity of the transport have more influence on the mechanical behavi

8、or of corrugated board,thus the study of corrugated board also become a focus of research,so exploring the temperature and humidity of transport circulation environment on the mechanical behavior of corrugated board,especially for the influence of the flat crush strength ,edgewise crush resistance a

9、nd conglutinated strength of corrugated cardboard is particularly important,this paper have studied the performance of corrugated board under the different conditions of temperature and humidity,the changes of the flat crush strength ,edgewise crush resistance and conglutinated strength of the three

10、 layers of uv type corrugated board,based on the carey carter formula and combined with it,through the software programming,the software of temperature and humidity with the mechanical properties of corrugated carton.the results of the study are as follows: iv 1)at the same temperature,with the incr

11、ease of humidity the flat crush strength ,edgewise crush resistance and conglutinated strength of the three layers of uv type corrugated board gradually become smaller.in the simulation environment,at constant humidity,at different temperatures,the change of the flat crush strength of the three laye

12、rs of uv type corrugated board is larger.in each temperature of the relative humidity of 40%,the tolerance of the flat crush strength of the three layers of uv type corrugated board is larger,the second is the relative humidity of 50%.under different humidity,as the change of temperature,as temperat

13、ures rise, flat crush strength are increased after the first decreases. 2）the change of the edgewise crush resistance is divided into two parts,when the relative humidity of 40% to 60%,between 25 and 30 in minimum,when 70% to 100%,between 25 and 30 in minimum,in this temperature range the tolerance

14、of the edgewise crush resistance of the three layers of uv type corrugated board is fragile,in more than 30 ,the change of the edgewise crush resistance is flatten out,wave intensity is small. 3)the change of conglutinated strength is also divided into two parts，when the relative humidity from 40% t

15、o 70%,there was a minimum value at about 35 ,conglutinated strength fell by about 35%,the size of the decline is larger,because of the glue pasting temperature appeared at about 55 ,when the relative humidity from 80% to 100%,when the temperature below 30 , the tolerance of the conglutinated strengt

16、h of the three layers of uv type v corrugated board is the relatively low, when more than 30 t,he conglutinated strength of the three layers of uv type corrugated board will increase.the largest growth of around 40%. 4)using the above experimental data for mathematical modeling,and using grey relati

17、onal analysis conclusion the mathematical modeling of the flat crush strength ,edgewise crush resistance and conglutinated strength of the three layers of uv type corrugated board,the function relation between the flat crush strength with the temperature and humidity:y1=9.5017-0.0006 2 i x +0.0223in

18、dicate:the relative humidity,the temperature;the function j x i x j x relation between the edgewise crush resistance with the temperature and humidity:y2=3.7232+0.1119 -0.0014+0.0012 2-0.00082 i x i x j x j x i x indicate:the relative humidity,the temperature;the function relation i x j x between th

19、e conglutinated strength with the temperature and humidity:y3=1.9517-0.0001 2 indicate:the relative humidity,the i x i x j x temperature;the function relation between the compressive strength of corrugated carton the temperature and humidity: bct 3.7232+0.1119 - i x 0.0014+0.0012 2-0.00082(4axz/z) 2

20、/3 z j indicate: the relative i x j x j x i x i x humidity,the temperature，bct the compressive strength of corrugated j x carton（lb），z the perimeter of corrugated carton（lb）,axz the constant of corrugate,j the constant of corrugated carton. 5)on the basis of mathematical modeling,the mathematical mo

21、del of the three layers of uv type corrugated board to establish the mechanical properties vi of software programming,using c language for software programming,it is concluded that the determination of the determination of the software of the flat crush strength、edgewise crush resistance and conglut

22、inated strength of the three layers of uv type corrugated board, provided the convenience for future experiments,and make the good results in the test,accord with the requirement of experiment. key words: corrugated board; cemperature and humidity; flat crush strength;edgewise crush resistance;congl

23、utinated strength;cathematical modeling; software programming vii 目 录 摘摘 要要 .i i abstractabstract .iviv 第一章第一章 绪论绪论 .1 1 1.1 引言 .1 1.2 温度对瓦楞纸板力学性能的影响 .4 1.2.1 温度对瓦楞纸板平压强度的影响.5 1.2.2 温度对瓦楞纸板边压强度的影响.5 1.2.3 温度对瓦楞纸板粘合强度的影响.6 1.3 湿度的影响 .6 1.3.1 湿度对瓦楞纸板平压强度的影响.7 1.3.2 湿度对瓦楞纸板边压强度的影响.8 1.3.3 湿度对瓦楞纸板粘合强度的影

24、响.8 1.4 国内外研究现状 .9 1.5 本课题的研究意义 .9 1.6 本课题的研究目标和内容 .10 第二章第二章 模拟流通环境温度对瓦楞纸板力学性能影响模拟流通环境温度对瓦楞纸板力学性能影响 .1111 2.1 实验原料和方法 .11 2.1.1 实验原料.11 2.1.2 实验设备.11 2.1.3 实验方法.11 2.2 结果与讨论 .13 2.2.1 温度对瓦楞纸板平压强度的影响.13 2.2.2 温度对瓦楞纸板边压强度的影响.16 viii 2.2.3 温度对瓦楞纸板粘合强度的影响.19 2.2.4 相同湿度之下三力组合影响趋势图.22 2.3 本章小结 .26 第三章第三章

25、 模拟流通环境湿度对瓦楞纸板力学性能影响模拟流通环境湿度对瓦楞纸板力学性能影响 .2727 3.1 实验原料和方法 .27 3.1.1 实验原料 .27 3.1.2 实验设备.27 3.1.3 实验方法.27 3.2 结果与讨论 .27 3.2.1 湿度对瓦楞纸板平压强度的影响.27 3.2.2 湿度对瓦楞纸板边压强度的影响.30 3.2.3 湿度对瓦楞纸板粘合强度的影响.33 3.2.4 相同温度之下三力组合影响趋势图.36 3.3 本章小结 .39 第四章第四章 温湿度对三层温湿度对三层 uvuv 型瓦楞纸板力学性能影响的数学建模型瓦楞纸板力学性能影响的数学建模 .4141 4.1 参数的

26、选择和数据的简化 .41 4.1.1 瓦楞纸板影响参数的选择.42 4.1.2 瓦楞纸板力学性能的数据简化.42 4.2 指标与诸参数的灰色关联分析 .43 4.2.1 灰色关联分析的步骤.43 4.2.2 灰关联分析结果.44 4.3 回归模型的建立和求解的结果 .45 4.3.1 建立回归模型及回归参数.45 4.3.2 回归模型的显著性检验.45 4.3.3 模型的求解结果.55 ix 4.4 本章小结 .60 第五章第五章 开发软件系统完善仿真测试开发软件系统完善仿真测试 .6161 5.1 编程软件说明 .61 5.2 编程思路进行分析及软件演示 .62 5.2.1 编程思路进行分析

27、 .62 5.2.2 软件计算演示.72 5.3 总结.74 第六章第六章 结论与展望结论与展望 .7575 6.1 结论.75 6.2 创新点 .76 6.3 展望.76 参考文献参考文献 .7777 硕士学位论文 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响 0 第一章 绪论 1.1 引言 近年来随着经济社会的发展和人们生活水平的不断提高，社会对物质消费不断提高 的同时，也促进了瓦楞纸板包装领域强劲的发展，瓦楞纸板的年使用量不断提高，并 且使用的总量非常巨大。据派恩公司显示，全球瓦楞纸板包装材料的消费量在 2012 年 增加近 4，若此后以每年平均 4.4的增长率来计算，到 2017 年总量

28、就可以超过 1.3 亿吨，产值将近 1520 亿美元1。近些年来现代物流和国际之间的贸易的迅速发展，各 种产品的流通要求都是跨时域、地域、海域、空域流通，流通环境因素(如温度、湿度 等)的影响因素是非常明显的。最大化的满足流通运输环境的试验要求，这就是产品包 装必须要求的，只有这样才能更好保证产品的安全可靠性。在包装材料中，瓦楞纸板 类的包装材料受环境温度、湿度的影响最为显著，直接影响瓦楞纸板力学性能和动力 学特性2。 瓦楞纸板使用历史悠久，而在实际的流通运输环境下，影响瓦楞纸板力学性能的 因素很多。n. talbi 等3提到自 1897 年以来瓦楞纸板做成包装用的瓦楞纸箱，在一百 多年的使用

29、中发现了其优越的综合性能。在流通运输环境中，温度和湿度都是在不断 地变化，特别是在跨区域的流通环境下，温湿度的变化就更加明显了，而在诸多的影 响因素中，温度和湿度的变化是直接影响到瓦楞纸板包装物品的安全性的主要因素。 郭娟等 4通过测定瓦楞纸板在环境相对湿度分别为 92、70、50下的吸放湿率， 得出不同湿度条件对瓦楞纸箱寿命的影响规律，并推导出纸箱使用时间计算公式，其 研究结果表明：瓦楞纸箱的使用寿命与瓦楞纸板的定量及瓦楞纸板交货时的含水量有 直接的关系，所以在对瓦楞纸板的选择方面，需要明确流通环境的温湿度，之后再根 据一定的方法确定合适的瓦楞纸板类型作为包装材料，如满足瓦楞纸箱的选材方面的

30、 要求。王俊丽等5的研究表明：纸板的湿度是影响瓦楞纸箱强度的重要因素，在不同的 含水率条件下，通过对瓦楞纸箱的各力学性能的测定，研究瓦楞纸箱力学性能的变化 与纸箱含水率的关系，结果表明瓦楞纸箱的力学性能随纸箱含水率的增加而下降。通 过试验发现瓦楞纸箱的含水率如果控制在 8%-10%，瓦楞纸箱的各种力学性能最佳，而 硕士学位论文 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响 1 且在流通环境下，湿度对瓦楞纸板的影响因素是比较大的。s. allaoui 等6学者研究得 到瓦楞纸板对测试环境的相对湿度是非常敏感的，在相对湿度大于 70%时弹性特征大 大减小；相对湿度达到 90%时，弹性特征下降了 50

31、%。水分对瓦楞纸板的破坏应力和 极限应力的影响更加敏感，因为他们的变化是随着相对湿度的变化而变化的，而纵向 受到相对湿度的影响比横向要大，这是因为纤维素纤维的特殊取向性引起的。温湿度 对于瓦楞纸板力学性能的影响,主要体现在对瓦楞纸板的平压强度、边压强度、抗弯强 度、环压强度、粘合强度、弹性模量、抗拉强度等方面的影响上。 在流通环境下使用的瓦楞纸板的种类繁多，根据瓦楞形状、楞型以及纸板层数，可 分为很多种类型瓦楞纸板，在楞形方面的分类，主要是分为 u 形、v 形、uv 形；在 依据纸板不同的层数方面，就可分为单层、三层、五层、七层瓦楞纸板，在其他的分 类方面还可以进行瓦楞高度、单位长度和瓦楞个数

32、进行分类，分为 a 型、b 型、c 型、 e 型等；一般使用的瓦楞纸板，不同类型就会有不同的力学性能，所以在进行运输包 装方面的流通时，需要依据不同的产品要求，对运输包装材料进行优质化的选择，以 相适应包装运输包装的要求，这样才能够使产品在流通运输中得到更好的保护，企业 成本在方面可以节约，从而使得企业取得更加良好的经济效益。作为轻量化材料和资 源节约型材料的瓦楞纸板，在瓦楞纸板中所占使用较大比例的是三层瓦楞纸板，三层 瓦楞纸板在包装产品中，其主要是包装一些小且轻的产品7。 国内外学者对瓦楞纸板进行了大量的理论与试验研究工作8-10，他们的研究表明平 压强度、边压强度和粘合强度对整个瓦楞纸板和

33、成型的瓦楞纸板箱的影响是最显著的。 在众多学者的研究当中很少涉及三层 uv 型瓦楞纸板的研究，因此在此基础上，本文 以使用量较大的三层 uv 型瓦楞纸板作为实验对象进行深入研究，并且主要从温湿度 对瓦楞纸板平压强度、边压强度和粘合强度方面进行实验研究工作。 与此同时众多学者对瓦楞纸板的力学性能的研究，都使用各种分析软件的方法进 行建模分析，在研究瓦楞纸板非线性有限元建模、抗弯刚度、有限元法和材料力学结 合研究等方面取得了很好的成果，特别有些学者还提出了瓦楞纸板力学和微观力学相 结合的研究方向，这就更加深入的探讨了瓦楞纸板的力学性能和实际的使用。刘伯等 11 在对瓦楞纸板的力学性能的研究方面，采

34、用了有限元方法和 ansys 有限元分析软 件，结合瓦楞纸板的性能特点，进行了瓦楞纸板的屈曲力学性能分析。其分析结果与 实验结果非常吻合，可达到模拟实验的目的。a. c. gilchrist 等12在对瓦楞纸板力学性 能分析时，综合考虑了几何大变形和材料非线性因素后进行了有限元模型的简历，对 硕士学位论文 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响 2 水分引起的瓦楞纸板的翘曲、失稳和蠕变特性进行了有效性的预测。h. a. rami 等13 建立了瓦楞纸板的非线性模型，根据非线性模型，对精确的瓦楞纸板非线性有限元建 模方法进行了提出，对非线性有限元分析进行了深入的探讨。运用数学软件对瓦楞纸 板

35、的力学性能进行分析的同时，也可进行瓦楞纸箱的结构分析工作，从而从纸板的实 用性出发进行深入的研究。j. han 等14利用有限元软件，在开孔位置、形状和面积方 面进行了研究，探讨其对瓦楞纸箱抗压强度的影响，对瓦楞纸箱的抗压强度有很大的 关联方面，有开孔的位置，面积的大小和开孔的形状等因素的影响。tomas nordstand 等15对瓦楞纸复合板的研究，把研究材料作为一种正交各向异性的复合材料，在获得 瓦楞纸复合板的单元纸板各方向上刚度上面，通过有限元法和材料力学的方法进行测 定分析，运用数学的单位元手段进行剖析纸板的细微力学影响。m. e. biancoiini 等16 也是从最基本的标准试

36、验做起，结合以往经验的假设，为了获得一些型号箱体的轴向 屈曲载荷，利用具有计算精细对比的有限元模型进行分析。在类似的瓦楞纸板方面的 研究，t. saito 等 17 也利用有限元的方法研究蜂窝铝板的动态特性，研究了铝质蜂窝 纸板的振动和噪声特性，利用正交异性的单元把蜂窝纸板处理单个单元的模型，把两 种优化的方法进行结合得出单元的刚性。nordstrand 等18在瓦楞纸板的面板局部的研 究方面，参照正交各向异性材料模型，结合有限元法，有步骤的研究和分析了弯曲对 纸板整体后屈曲的影响、压溃载荷和材料失效准则。gilehrist 等19，在进行瓦楞纸板 的性能研究方面，进行了弯曲、后屈曲、压溃等力

37、学特性的研究，结合力几何非线性 和材料非线性，采用三维壳单元建模，利用有限元分析和试验验证。 再有写学者在利用软件分析方面，也利用 abaqus 有限元进行分析，高德等20应 用 abaqus 有限元分析软件，为了在非线性的有限元分析方面获得了均布载荷条件下 瓦楞纸板的应力分布、缓冲特性曲线，选用 ab 型的瓦楞纸板，进行利用非线性有限 元分析静态压缩性能、缓冲性能的。litiana beldie 等21 也应用 abaqus 有限元分析 软件，侧重分析了瓦楞纸板的弹塑性方面，利用有限元模型，并且结合利用软件对瓦 楞纸板的各项力学性能进行了比较细致分析，在结构分析方面也利用此软件进行细致 的分

38、析，全面的研究瓦楞纸板平压的缓冲性能。 在其他软件的应用分析方面，都有相应的学者进行了研究，同媛等22利用 5 层瓦 楞纸板强度研究分析与原纸强度的关系，为了对瓦楞纸板强度进行可靠性的预测，及 对瓦楞纸板的合理配合方案的提供和计算依据，借助 sas 软件计算分析了双瓦楞纸板 的边压强度、耐破度的回归方程。在国内，利用软件进行分析瓦楞纸板的力学性能方 硕士学位论文 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响 3 面的研究取得了一定的的成果，为瓦楞纸板的后续研究提供了宝贵的经验。m. h. lee 等23 为获得一种比较有效的测定瓦楞纸板抗弯刚度的方法，结合在大变形和材料非线 性因素的基础上的理论

39、,通过建立瓦楞纸板的有限元模型，测定瓦楞纸板的抗弯刚度， 利用试验研究及理论分析。t. j. urbanik 24总结了利用线性材料和非线性材料的特性， 通过基于瓦楞纸板的研究，得出瓦楞纸箱抗压强度公式，得出非线性情况下的研究思 路。 在瓦楞纸板的实验研究中涉及很多数据的处理，而在处理数据的时候，往往遇到 庞大的数据分析难题。在现在各项研究中，针对大多数数据量比较大的实验分析，这 些学者们都选择性的采用数学建模的方式进行实验数据的后期处理。数学建模是为了 解决数学问题而建立数学模型的一个过程它是解决实际问题的一种数学方法，也是 解决问题的第一步。常用的数学模型有：数据拟合、参数估计、线性规划、

40、整数规划、 多元规划、二次规划等方法。数学建模在许多领域都展开了深入的研究，其主要是针 对数据量大并且复杂的实验结果进行分析25。例如李汴生26在研究太阳能干燥设备的 干燥实验及数学建模中，选取page模型和采用非线性回归程序对样品的干燥特性进行 描述，选取对干燥曲线影响最大的参量q。利用方程回归进行实验数据拟合，判断得出 拟合度达到极显著水平，相对偏差低于l，在太阳能干燥设备的工业化生产及应用方 面，可以提供相应的理论指导。张华光，邓玮27在以热力学理论机理分析的方法建立 了系统的非线性状态空间方程，提出了有效的基于模型变换的lotka.vonerra模型的系统 稳定性数学分析方法，仿真试验

41、证明了建立的模型的正确性和有效性。 三层瓦楞纸板，利用粘合剂把两张面纸和一层瓦楞芯纸粘接起来，组成一个整体 而成的。在现代社会的包装材料包装领域中，三层 uv 型瓦楞纸板已在精细产品、中 小型和高档包装领域逐渐扩展，特别是在一些精密仪表、中小型家电、玻璃陶瓷器皿、 医药、干鲜果品、饮料及礼品等的包装上体现得尤为明显。产品进行包装后都需要参 与到物流的流通工作，在流通的过程当中就会有诸多的影响因素影响着瓦楞纸板的各 项性能，而且从瓦楞纸板的使用情况可以看出，三层 uv 型瓦楞纸板的需用量是非常 大的，每年的增长速率也比较大，为了更好的解决实际的包装问题，为更多企业提供 更多实际可行的借鉴方案，对

42、三层 uv 型瓦楞纸板的力学性能进行深入研究是很有必 要的。 1.2 温度对瓦楞纸板力学性能的影响 硕士学位论文 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响 4 在众多国内外学者的实验中，温度的变化对瓦楞纸板的力学性能的影响很大。在实 际应用中，瓦楞纸板的其它力学性能指标同样受到环境温度变化的影响。dong mei wang 等28人在不同温度下，研究温度对纸蜂窝夹层板的含水率的影响，用 gab 模型做 成理想的纸蜂窝夹层板的三维图，表征它的含水率与温度和相对湿度的关系，用临界 压力和高原压力的评估方程进行测定，得到理论值和实际值的差别。结果表明，瓦楞 纸板的含水率随着温度的升高而下降。随着温

43、度的变化，瓦楞纸板的含水率发生了变 化，最终影响到瓦楞纸板的力学性能。在流通环境中，当瓦楞纸板经过不同的区域时， 环境温度的变化通常比较大，而温度的不断变化又会对纸板的力学性能产生重大的影 响。henryw. haslach,jr.29在研究中提到，在温度影响之下，纸展示了非频率依 赖性力学性能。例如，如果负载保持不变，环境温度发生变化，则会加速瓦楞纸板的 蠕变。当瓦楞纸板发生蠕变时，其力学性能就会发生很大的变化，也有可能遭到不可 恢复性的破坏。 1.2.1 温度对瓦楞纸板平压强度的影响 在流通环境下，温度的变化在很大程度上影响纤维和粘合剂的各项性能，直接造成 瓦楞纸板力学性能的变化。对于温度

44、作为影响瓦楞纸板力学性能的重要因素，温度对 瓦楞纸板力学性能的影响，主要体现在温度的变化影响瓦楞纸板的含水率，含水率的 变化引起纤维间氢键等亲水基团的力的变化，最终影响瓦楞纸板力学性能的变化。所 以温度在变化的时候，会引起瓦楞纸板纤维间水分和纤维本身结构的变化，从而引起 瓦楞纸板的平压强度的变化。 1.2.2 温度对瓦楞纸板边压强度的影响 在瓦楞纸纸板力学性能的研究中，温度对瓦楞纸板的边压强度也有很大的影响，温 度的变化则会引起瓦楞纸板纤维间水分、粘合剂的性能和纤维结构变化，瓦楞纸板的 内在成分比较复杂，由各种化学粘合剂、果胶质、树脂等物质经过浆料参合混合而成， 里面许多的成分对温度的敏感度比

45、较高，当温度发生变化时这些物质的性能可能发生 变化，这就造成了瓦楞纸板边压强度的变化，从而影响瓦楞纸板的应用。付云岗2在不 同温度条件下双瓦楞纸板力学性能的研究中，测试 ab 型双瓦楞纸板的边压强度，在 考虑环境较高的温度条件下，得出结论随着温度的变化，瓦楞纸板会呈现出非线性规 硕士学位论文 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响 5 律的变化。 1.2.3 温度对瓦楞纸板粘合强度的影响 粘合强度是指瓦楞纸板楞峰与面纸(或芯纸)之间的粘结性能, 瓦楞纸板的力学性 能指标都与粘合强度有关，温度对瓦楞纸板粘合强度的影响比较大，主要的影响因素 有纤维和粘合剂。粘合强度在很大程度上决定于粘合剂的性

46、能，而过高的温度对瓦楞 纸板粘合剂的影响是非常显著的，粘合剂是液体稳固剂，很容易受到过高的温度的影 响。粘合剂的选材和粘合工序是瓦楞纸板制作最关键的, 对瓦楞纸板板整个力学性能 的影响作用都是很大的。在流通环境中过高的温度的不断变化的，并且变化的程度会 比较大，其是影响瓦楞纸板粘合剂的粘合力的关键因素，所以在研究瓦楞纸板的粘合 强度时，需要充分考虑在流通环境下过高的温度对粘合强度的影响。 1.3 湿度的影响 在流通运输环境中，环境的相对湿度处于不断地变化情况下，其对瓦楞纸板力学 性能的影响也是非常大。通过大量的研究中发现31-32，湿度增大时使瓦楞纸板的各项 力学性能下降。在对瓦楞纸板的实验中

47、，多次提到湿度与瓦楞纸板力学性能的关系， 即湿度越大，瓦楞纸板强度的损失越严重。在强湿度的环境下为了避免因瓦楞纸板强 度随湿度增大而降低，在运输中应采取适当措施来提高整个瓦楞纸箱的抗压强度，以 避免引起瓦楞内装商品损坏的情况出现。程小琴等33对瓦楞纸板进行湿度影响的研究 中，选定四种相对湿度分别为 30%、50%、70%、90% ，并且进行瓦楞纸板边压强度、 粘合强度的测定。实验结果表明：随着运输环境下相对湿度的不断变化，瓦楞纸板的 各项力学性能也发生变化，边压强度、粘合强度随环境湿度的增大而明显下降。李广 生等34学者从微观角度研究发现和提出湿度对瓦楞纸板影响的原因，这是瓦楞纸箱对 湿度变化

48、比较敏感的微观原因。他们在测试不同湿度条件下瓦楞纸板的边压强度和粘 合强度时，都得出相似的结论，瓦楞纸板边压强度和黏合强度都是随着湿度的增大而 降低的趋势。 瓦楞纸板的力学性能上的变化直接影响到瓦楞纸箱的力学性能，突出两者的相 互关联性比较大。王志伟35的瓦楞纸箱抗压强度随环境湿度变化的实验和有限元分析 结果中表明，湿度增大抗压强度呈指数规律下降，这就要求各企业在瓦楞纸箱设计时， 硕士学位论文 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响 6 需充分考虑流通环境下相对湿度对瓦楞纸板力学性能的影响。瓦楞纸板作为瓦楞纸箱 的原材料，纸箱的性能的各项变化都是直接或间接的体现在瓦楞纸板在流通环境下受 到

49、的其他因子的影响所造成的纸板性能的变化，从而影响到瓦楞纸箱的力学性能的变 化。徐长妍等 36提出当在流通环境中的超过湿度环境超过 70时，为了避免纸箱堆码 塌陷或衬垫被压溃的现象出现，以造成不必要的经济损失，在防潮处理方面应对组合 瓦楞纸箱或衬垫进行适当的保护，以防止瓦楞纸箱失去包装防护功能。 1.3.1 湿度对瓦楞纸板平压强度的影响 肖文娟等37学者为了考察环境湿度、瓦楞纸板水分与纸板力学性能之间的关系， 选择对瓦楞纸板进行不同环境条件的温湿度处理，即试验环境选择温度为 23 ，相对 湿度分别为 40%，50%，70%，80%及 90%等 5 种环境处理条件，样品处理完后按照 相关标准测试边

50、压强度、耐破强度和水分。测试结果表明，当环境的相对湿度的不断 提高时，瓦楞纸板内的水分含量也会不断的增加，纸板的耐破强度及边压强度随之下 降，且边压强度的下降程度更为明显。他们提出在流通环境下，从综合考虑瓦楞纸板 的力学性能，在运输和储存产品时，应避免过分干燥及较高的湿度环境，在通常的温 湿度下，最佳的环境条件为相对湿度 45% -55%。 一个稳定的环境相对湿度对于保持纸板的力学性能有至关重要的重要38-39。薛叶 玲等40在基于恒定的温度(23)，试验研究不同相对湿度下对瓦楞纸板原纸环压强度、 纸箱抗压强度的影响，对相对湿度与原纸环压强度进行拟合，得出指数的关系相关方 程，结合凯里卡特公式

51、的修正，获得环境相对湿度与瓦楞纸箱抗压强度相关性的计算 方法，总结得出周围环境因素对瓦楞纸板的各力学性能影响很大，特别是环境相对湿 度对瓦楞纸板的影响。duong van hung等41研究了在高相对湿度条件下，相对湿度和 水分粒度大小对瓦楞纸板的抗压强度的影响。目前的研究结果表明，相对湿度会直接 影响瓦楞纸板的含水率。并且研究发现，用纳米级水蒸气提高相对湿度，有利于保持 瓦楞纸板的强度。在相同的湿度下，超声波雾对于提高瓦楞纸板的含水率与纳米级的 水分颗粒相比，纳米级有一个良好的水分含量，含水率比较低，瓦楞纸板抗压强度比 较高。纳米级水分颗粒有助于提高在冷藏的新鲜水果和蔬菜的湿度，并且它还有助

52、于 保持瓦楞纸板的强度。水分颗粒大小对瓦楞纸板的含水量的影响程度不尽相同，在不 同区域的流通环境下，各地区湿度的大小和水分颗粒的大小或者组成是不一样的，所 硕士学位论文 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响 7 以湿度的变化，引起瓦楞纸板的平压强度的变化。 1.3.2 湿度对瓦楞纸板边压强度的影响 边压强度是指瓦楞纸板沿着瓦楞楞型方向垂直受压后, 边缘直至压溃时所能承受 的最大压力。在运输流通环境下的相对湿度越大，瓦楞纸板的吸湿性越强，因而直接 造成瓦楞纸箱的抗压强度也会越降低。在引起瓦楞纸板的力学性能发生变化的因素中， 在流通运输环境中相对湿度变化的影响是比较显著的，其中瓦楞纸板边压强

53、度是随着 环境湿度的增大而明显下降。李广生34等对瓦楞纸板边压强度的研究发现随着环境湿 度的升高而其边压强度降低，瓦楞纸板的边压强度在相对湿度从20%升高到40%时，降 低明显，降低了16.4%。在不同环境相对湿度条件下，随着相对湿度的变化，瓦楞纸板 的边压强度会产生明显的变化，瓦楞纸箱的抗压强度也因为瓦楞纸板边压强度受到湿 度的影响而产生变化，因此瓦楞纸箱的抗压强度也受到周围环境相对湿度的影响。随 着环境湿度的升高，瓦楞纸板的纤维及纤维之间的空隙中会吸收水分，则造含水率会 相应的升高，再有的影响是纤维素吸湿后逐渐变得疏松，在承压过程中瓦楞纸板产生 变形率不同，其原因是瓦楞纸板的面纸与芯纸的吸

54、湿率不同所造成的，所以分析得出 瓦楞纸板的抗压强度随环境湿度的升高而降低。 1.3.3 湿度对瓦楞纸板粘合强度的影响 湿度会对粘合剂及纤维产生作用并且造成瓦楞纸板力学性能下降，再有相对湿度 的增加也会造成粘合剂的软化，最终造成瓦楞纸板粘合层的脱离，而造成瓦楞纸板的 破坏。namasivayam navaranjan等42研究中得出的结论是，回收材料的强度低于纯料， 在相对湿度50%和90%之间波纹板下压缩的失效发生在胶线和纤维间粘合上。由于水分 含量的提高导致粘合剂的渗透度下降，与纤维和纤维结构受压的失效机理有关。 李广生等34对瓦楞纸板的粘合强度研究发现，随着环境湿度的升高纸板的粘合强 度不

55、断降低，在环境的相对湿度从60%升高到80%时，粘合强度降低了18.5%。 瓦楞纸板使用的粘合用粘合剂，市面上大多都是水溶性的淀粉类粘合剂。当环境 相对湿度不断升高时，粘合剂是淀粉类分子，会产生吸湿效应，并且吸湿量会增加， 而造成粘性力降低。瓦楞纸板粘合强度随着湿度的增加而下降直接影响瓦楞纸箱抗压 强度的大小。在湿度对瓦楞纸板粘合强度的影响研究中，付云岗也得出相似的结论， 硕士学位论文 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响 8 付云岗2指出，当环境相对湿度不断升高时，瓦楞纸板的粘合强度明显下降, 特别是相 对湿度为90%时，瓦楞纸板的粘合强度比相对湿度为60%时的粘合强度下降了约 20.

56、1%。而随着瓦楞纸板粘合强度的下降，瓦楞纸板其他力学性能都会出现不同程度的 变化，例如缓冲性能、瓦楞纸箱抗压强度都会出现不同程度的降低。 1.4 国内外研究现状 在瓦楞纸板各项力学性能的研究中，国内外的众多学者都进行了大量的研究，为瓦 楞纸板实际应用做出了一定的贡献。在国内，张丽等43通过正弦振动试验, 研究了不 同环境湿度条件下的bc型双瓦楞纸板的振动特性, 获得了瓦楞纸板的振动传递率曲线、 固有频率、阻尼系数和阻尼比。与此同时采用回归分析法, 建立了环境湿度与振动传 递率、固有频率、阻尼系数以及阻尼比之间的单因素关系模型。试验结果表明, 环境 湿度对bc型双瓦楞纸板的防振性能有明显影响。郭

57、娟等6通过测定瓦楞纸板在环境相 对湿度分别为92%、70%、50%下的吸放湿率, 得出不同湿度条件对瓦楞纸箱寿命的影 响规律, 并推导出纸箱使用时间计算公式。结果表明:瓦楞纸箱的使用寿命与瓦楞纸板 的定量及瓦楞纸板交货时的含水量有直接的关系。 在国外的研究中，namasivayam navaranjan等42研究得出：回收材料的强度低于纯 料，在相对湿度50%和90%之间波纹板下压缩的失效发生在胶线和纤维间粘合上。由于 水分含量的提高导致粘合剂的渗透度下降，与纤维和纤维结构受压的失效机理有关。 ryrd 研究表明,纸箱在相对湿度忽高与忽低的变化循环中的抗压强度受损度，比与暴 露在稳定的高相对湿

58、度下高出3-14 倍。一个稳定的环境相对湿度对于保持纸箱的力学 性能有至关重要的作用。 1.5 本课题的研究意义 瓦楞纸板在现代的社会生产中使用量在逐年增加。瓦楞纸板大量使用于包装行业， 为产品的外包装和运输提高方便。既起到包装产品外表美观的作用，也能满足运输条 件的需要。而三层uv型瓦楞纸板在包装材料中占的比列非常大，并且仍然会不断的替 代其他原有的包装材料，使得其的使用范围不断扩大。 在三层uv型瓦楞纸板的实际使用和研究中发现，此瓦楞纸板在运输包装时，其物 理性能随着运输环境的变化会产生很大的差异。特别是温湿度对三层uv型瓦楞纸板力 硕士学位论文 模拟流通环境下温湿度对瓦楞纸板力学性能影响

59、 9 学性能的影响。在运输当中，温湿度直接影响瓦楞纸板的平压强度、边压强度和粘合 强度等，根据凯里卡特公式可知，在边压强度受到影响时，瓦楞纸箱的抗压强度也会 同样受到影响，这也就直接影响到作为包装件的瓦楞纸箱的力学性能强度。作为影响 瓦楞纸板性能的三大力，模拟研究它们在流通环境中的变化情况可以为其在生产生活 中的应用提供依据和参考。 目前，三层uv型瓦楞纸板在我国的使用已经非常普遍，而对三层uv型瓦楞纸板 模拟运输环境下的研究还不多见，因此在模拟流通环境下，对其深入的研究主要有以 下两方面的意义：一，研究分析三层uv型瓦楞纸板的力学性能受温湿度的影响规律； 二，建立相关的温湿度影响瓦楞纸板力学

60、强度的软件，方便日后相关人员和学者检测 三层uv型瓦楞纸板的平压强度、边压强度和粘合强度，以便更好的保护产品。 1.6 本课题的研究目标和内容 （1）测定三层uv型瓦楞纸板在不同的温湿度条件下的平压强度、边压强度和粘合强 度。 （2）采用灰关联分、回归分析及f检验方法对瓦楞纸板的力学性能与温湿度参数进行 分析，利用三层uv型瓦楞纸板的平压强度、边压强度和粘合强度的数据进行数学建模， 描述瓦楞纸板的平压强度、边压强度和粘合强度与温湿度之间关系的数学模型。 （3）通过数学建模得出的函数方程式，进行瓦楞纸板力学性能模拟测试软件编程，方 便日后学者检测三层uv型瓦楞纸板的平压强度、边压强度和粘合强度。