缓冲材料力学性能的测试方法研究摘要缓冲材料一直伴随着人类社会的进步而在不断地发展着，从以前的碎纸屑、木屑、泡沫塑料发展到现在的很多绿色的缓冲包装材料，比如有蜂窝纸板、玉米秸秆缓冲材料、瓦楞纸板、纸浆模塑制品、珍珠棉以及发泡聚乙烯缓冲材料等，这些新型环保缓冲材料的出现，大大促进了包装工业的发展。
为了能在日常生活中更好的利用缓冲包装材料，所以对缓冲材料力学性能的测试是非常必要的。
本文介绍了缓冲材料的主要力学性能包括：压缩性能、拉伸性能、弯曲性能、剪切性能、缓冲性能等，并对各力学性能的测试方法进行了对比分析，尤其是对正交试验、曲线拟合法、计算机仿真设计以及数字相关测量方法等等进行了详细地介绍，为现代缓冲包装材料的开发和研究提出了新的方向。
关键词：缓冲材料，力学性能，测试方法研究BUFFER MATERIAL MECHANICS PERFORMANCETESTING METHODABSTRACTBuffer material has been accompanied by the progress of human society and developing, and from the previous paper, broken wood, foam development of many green until now, for instance a cushion packaging material of honeycomb paperboard, corn straw cushioning material, corrugated, paper pulp molding products, pearl cotton and foaming polyethylene buffer material, these new environmental buffer material greatly promoted the development of packaging industry.In daily life, in order to better use and so on cushion packaging material buffer material mechanics performance test is very necessary. The paper introduces the main buffer material mechanics properties including compression performance, tensile properties, bending, cutting performance and buffering properties, and the performance of the mechanical properties test methods were analyzed, especially the orthogonal experiment, curve-fitting method of computer simulation, the design and digital correlation method etc. Carried on the detailed introduction to modern cushion packaging material, for the development and research of new direction.KEYWORDS: cushioning materials, mechanical properties, test methods目录前言 (1)第一章缓冲材料的介绍分类 (2)1.1 蜂窝纸板 (2)1.2 泡沫铝 (2)1.3 玉米秸秆 (2)1.4 纸浆模塑材料 (3)1.5 珍珠棉（EPE） (3)1.6 发泡聚乙烯缓冲材料 (3)1.7 金属多孔材料 (4)第二章缓冲材料的力学性能及测试 (5)2.1 压缩性能 (5)2.1.1 蜂窝纸板的压缩性能 (5)2.1.2 发泡聚乙烯缓冲材料的压缩性能 (7)2.1.3 金属多孔材料的压缩性能 (8)2.1.4 珍珠棉（EPE）的压缩性能 (9)2.2.弯曲性能 (11)2.2.1 蜂窝纸板的弯曲性能 (11)2.2.2 泡沫铝的弯曲性能 (11)2.3 剪切性能 (12)2.3.1 蜂窝纸板的剪切性能 (12)2.3.2 泡沫铝的剪切性能 (15)2.4 缓冲性能 (16)2.4.1 发泡聚乙烯缓冲材料的缓冲性能 (16)2.4.2 玉米秸秆的缓冲性能 (17)2.5 拉伸性能 (20)2.5.1 泡沫铝的拉伸性能 (20)2.5.2 纸浆模塑材料的拉伸性能 (21)第三章缓冲材料力学性能和测试方法研究 (23)3.1 包装用缓冲材料性能分析 (23)3.2 测量缓冲包装材料力学性能的方法 (24)3.2.1 正交试验、曲线拟合法 (24)3.2.2 计算机仿真设计 (25)3.2.3 用数字相关测量方法 (26)3.2.4 应用有限元理论和有限元方法 (27)3.2.5 智能材料电流变流体在运输包装中的应用研究 (27)结论 (28)谢辞 (29)参考文献 (30)外文资料翻译 (32)前言随着社会的进步，科学技术的飞速发展，越来越多的缓冲材料被应用到生产实践中。
传统的缓冲材料有泡沫块、木板、纸屑、草类等，近年来又出现了很多新型的缓冲材料，例如蜂窝纸板、瓦楞纸板、纸浆模塑制品、珍珠棉（EPE）、可降解泡沫塑料、玉米秸秆缓冲包装材料和气垫薄膜等，新型缓冲材料有着优异的力学性能和吸收能力,良好的成型性和低成本,无污染等特性,使其在包装领域占有突出的位置,可广泛用于精密机床、仪器仪表、工具、家电、电子及计算机产品、汽车零部件、玻璃等包装及周转贮运,还可用于食品的包装和包装时的空隙填充等。
随着我国经济的迅速发展,物流进化和运输改革的不断深入,纸托盘、包装箱将大量应用,电子信息产品所需包装箱、缓冲衬垫、托盘等数量随生产的扩大和出口量的增加而迅速增加。
彩色电视机、计算机、空调、电冰箱、洗衣机等家用电器所需包装箱、托盘、缓冲衬垫等数量也惊人。
在应用中经常会碰到所需的力学性能不同的情况，所以对缓冲材料力学性能的研究是十分必要的。
下面本文就对几种比较常见的缓冲材料的力学性能进行测试研究。
第一章缓冲材料的介绍分类1.1 蜂窝纸板蜂窝纸板是根据自然界蜂巢结构原理制作的，它是把瓦楞原纸用胶粘结方法连接成无数个空心立体正六边形，形成一个整体的受力件——纸芯，并在其两面粘合面纸而成的一种新型夹层结构的环保节能材料。
蜂窝纸板以质轻、价廉、强度高、可回收等特性深受市场欢迎，特别是荷兰、美国、日本等发达国家和地区，已成为具有节省资源、保护环境的一种新型绿色包装。
蜂窝纸板包装箱是中国出口商品的理想包装。
它的推广应用，一方面可降低商品在流通过程中的破损率；另一方面，取代木箱，利于环保。
1.2 泡沫铝泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征。
它密度小、高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、易加工、易安装、成形精度高、可进行表面涂装。
泡沫铝具有优异的物理性能、化学性能和力学性能以及可回收性。
泡沫铝的这些优异性能使其在当今的材料领域具有广阔的应用前景，是很有开发前途的工程材料，特别是在交通运输工业，航天事业和建筑结构工业等方面。
1.3 玉米秸秆在缓冲包装领域中，泡沫塑料存在着环境污染、韶易壁垒等问题，面临着淘汰的危险，因此寻找一种可替代泡沫塑料的缓冲材料势在必行。
近几年，植物纤维类缓冲包装材料的研究成为一个新的热点玉米秸秆材料来源丰富、价格便宜、密度低且具有良好的生物降解性能。
用秸秆粉碎物和粘接剂作为原料,经混合、交联反应、发泡、浇铸、烘烤定型、自然干燥等工艺后,即可制成减震缓冲包装材料。
这种材料在低应力条件下,具有良好的缓冲性能,且易降解,因此成为新型缓冲包装材料的研究重点。
1.4 纸浆模塑材料纸浆模塑材料是用一定浓度的纸浆,加入适量的化学助剂在带有滤网的模具成型中通过真空或加压的方法使纤维均匀地分布于模具表面,从而具有拟定形状的湿纸浆模塑材料胚,再经过脱水、脱模、干燥和整饰而形成的缓冲包装材料。
其材料应用领域可涵盖电子、机械零部件、工业仪表、电工工具、玻璃、陶瓷制品、农产品、医药、食品等行业。
虽然纸浆模塑材料的研究与应用在国内外已取得了很大的进展,但目前绝大多数的研究工作主要集中在生产工艺(如纸浆制备、添加剂的选择、工序的合理安排)的制定、改进、模具及成型机的设计开发上,而对纸浆模塑材料性能的研究还不深入,缓冲机理和结构设计理论研究甚少。
1.5 珍珠棉（EPE）发泡聚乙烯EPE，又称珍珠棉，是一种新型环保的包装材料，它由低密度聚乙烯脂，经物理发泡产生无数的独立气泡构成，克服了普通发泡易碎、易变形、回复性差的缺点，同时EPE还具有很好的抗化学性能，是传统包装材料的理想替代品。
1.6 发泡聚乙烯缓冲材料发泡聚乙烯材料是以聚乙烯树脂为主体，加发泡剂、交联剂和其它添加剂制成，是十分重要的一种缓冲材料。
它具有密度小，最小可达0.01／cm3；缓冲性、耐热性、吸水性小；化学性能稳定，不易受腐蚀；机械性能好，坚韧、有挠性、耐摩擦；加工性能好，易于成型；价格较便宜等优点。
在包装上广泛用于精密仪器仪表、家用电器、玻璃和陶瓷制品、工艺品、贵重物品等的缓冲包装；可制成缓冲衬垫，作为包装内衬材料；也可制成缓冲袋、缓冲板箱等包装容器；还可制成冷冻食品和热食品的绝热容器等。
1.7 金属多孔材料金属多孔材料既有金属的性质，又因为材料内部存在着大量的孔隙，而具有一系列的功能特性，它是一类优良的结构功能一体化材料。
金属多孔材料正在从功能单一的材料用途向结构材料延伸，最终实现多功能化、结构功能一体化的突破。
随着金属多孔材料的功能结构一体化的研究，越来越需要研究功能性金属多孔材料在结构件中的力学行为，积累这些材料在承受一定载荷和冲击情况下的基础力学数据，同时为拓宽金属多孔材料的多功能化提供依据。
第二章缓冲材料的力学性能及测试2.1 压缩性能2.1.1 蜂窝纸板的压缩性能1. 试件试样尺寸见图1。
厚度h为产品实际厚度,宽度b至少应包括4个完整的蜂格,无支撑高度H不大于厚度h的10倍。
总高度H='H+2d,取支座深度d=10~20mm。
各尺寸满足以下关系:h∶b∶H=1∶4∶6。
此试验取h=30mm,b=120mm,H=180mm,d=20mm。