包装力学与流变学基本概念课件

包裝力學與流變學基本概念包裝力學概論包裝流變學概念第1節包裝力學概論1.1力和加速度1.2力的時間效應1.3力的位移效應1.4應力與應變1.1力和加速度因數

物體產生的最大加速度用表示

物品所允許的最大加速度（保證物品不破損）用表示，——脆值或易損度1.2力的時間效應力在到的時間間隔內積累效稱為在此時間間隔內的衝量。衝量引起物體動量的改變：

速度的變化等於加速度曲線下在

到間所包圍的面積。

常見波形：a.矩形波：

b.半正弦波：c.正矢波：d.三角形波：時間間隔、峰值、波形

一定時的速度改變量為：

a.矩形波：

b.半正弦波:c.正矢波和對稱三角形波：1.3力的位移效應1.3.1功A.重力的功：B.彈性力的功：（取決於高度差，與路徑無關）

（取決於運動的始末位置，與路徑無關)

1.3.2勢能(1)有勢力：像重力、彈性力這一類力，其大小僅與空間位置有關，所做功與路徑無關，只取決於始末位置，稱之為有勢力。(2)不同作業方式下的變形物體重量W緩慢釋放，變形速度<13mm/min(即在外力堅持下，重力由零至全部緩慢加載到彈性材料上)，從機械能平衡和力的平衡都可得到

B.重量W突然釋放C.重量在彈性材料上方h高度跌落最大彈性力：最大加速度：——跌落時的最大加速度等於跌落時彈性材料產生的最大變形與彈性材料緩慢釋放完全後的變形之比值。實際上，存在摩擦力等，還必須考慮能量的耗散。考慮物體在h高度和最大變形的兩個瞬間，由機械能守恆得1.4應力與應變1.4.1靜應力與動應力（1）靜應力:（2）動應力:當時，

——跌落時的最大加速度近似等於動載係數。1.4.2應變（1）材料的彈性模量——表示材料在拉壓下的抗應變性質在小應變時，應力與應變之間滿足虎克定律：

（常數）——材料的彈性模量

（2）泊松比：材料在收到縱向拉壓時，在發生縱向伸縮的同時，在橫向發生相反的變形，在彈性範圍內，橫向應變與縱向應變大小之比為一常數，稱為泊松比（因材料而異）。對各項同性材料：，金屬材料橡膠、石蠟受拉時體積無變化，；軟木、泡沫材料：（3）剪切彈性模量：剪應力與剪切角之比稱為材料的剪切彈性模量。（4）（楊氏）彈性模量、剪切彈性模量與泊松比之間的關係

1.4.3應變能在應力應變曲線下的面積表徵了材料的應變能，即單位體積材料在變形過程中所吸收的能量。第2節包裝流變學概念流變學是在虎克彈性定律和牛頓黏性理論的基礎上發展起來的，關於形變與流動的科學。緩衝材料：黏塑彈性物質，可假定由彈性、黏性和塑性三要素所構成的物質。2.1彈性（1）彈性：緩衝材料在力的作用下發生變形，當去掉外力時能恢復其原有狀態，這種性質稱為彈性。（2）彈性力：外力作用下物體內部產生阻止變形，力圖恢復原有狀態的力（內部應力），而去掉外力時隨狀態的恢復其內部應力也隨之消失，這種內部應力就是彈性（恢復）力。（3）彈性極限：去掉外力後能完全恢復其原有狀態的應變界線。（4）緩衝材料的彈性：取決於材料，而且還與使用的結構、加載方式、溫度條件等有關。（5）緩衝材料的分類：●線性彈性材料●非線性彈性材料：

▲分段線性：結構和組合造成的；

▲三次函數：在小變形時接近線性，主要代表懸掛包裝的組合彈簧；

▲正切形：十分接近線性材料在趨於壓實狀態的情況；

▲雙曲正切形：彈性極限較小的材料在較大範圍內的典型表現；

▲不規則形

變形曲線上各點的斜率不同，因此各點的彈性模量E和k都不同。研究小變形時，常用初始彈性模量。在彈性極限範圍內，完全按線性彈性對待，稱為正切模量——。

曲線呈非線性時，常用正割模量代替正切模量，對工程塑膠是以時的弦線斜率來代替該點的切線斜率：•（6）彈性變形率對常用緩衝材料：

彈性效率：

——原始長度——加載後的伸長——卸載後的長度——破斷前的全長2.2塑性

（1）塑性：固體在超過彈性極限後發生流動，造成永久變形或破壞，這種性質稱為塑性。（2）緩衝材料塑性的應用空投物品的包裝：利用大外力下的塑膠變形來吸收能量，達到保護產品的目的。積層式瓦楞紙板、木絲、聚苯乙烯泡沫，都在不同程度上利用材料的塑性來到達緩衝的目的。——壓潰型緩衝材料。2.3黏性（阻尼）（1）黏性：黏性是指物體受力作用時，與其速度有關的阻力。（2）阻尼的分類：●線性阻尼：阻力與運動速度成之比的阻尼；●動力學阻尼：阻尼與速度的平方成之比；●結構阻尼等效黏性阻尼●固體摩擦阻尼黏性+彈性=黏彈性材料（隔振、緩衝），黏性能減少材料的蠕變。2.4蠕變（1）蠕變：保持一定的靜壓狀態下，變形隨時間而進行的現象。（堆碼）（2）蠕變的影響因素：載荷、時間和溫度。隨著載荷、時間和溫度的增高，蠕變明顯增大。2.5鬆弛現象（1）鬆弛：鬆弛過程存在於物質由一種平衡狀態轉變為另一種平衡狀態的過度過程之中，它不是熱力學過程，是一種動力學過程。有溫度和作用時間有關。蠕變是機械力作用下的力學鬆弛；在電場作用下回發生電學鬆弛。（2）高聚物的力學鬆弛的形式：●蠕變（應力不變，變形增加）●應力