蜂窩紙板是一種紙質蜂窩夾層板，屬于環保型緩沖包裝材料，具有質量輕、強度高、承重大等優點，可制作包裝箱、襯墊、托盤，在運輸包裝領域應用前景廣闊，可替代泡沫塑料郭彥峰、張改梅、曾克儉等研究分析了蜂窩紙板的靜態壓縮特性、緩沖防振性能，但未涉及蜂窩紙板結構有限元分析。由于組成蜂窩紙板結構的芯紙和而紙的纖維在空間結構、排列及取向等方而不均勻、差異較大，導致這種結構的力學性質復雜，不宜采用彈性薄板理論。故本研究探討蜂窩紙板結構的有限元建模方法，并利用ANSYS軟件模擬分析這種結構的平壓性能。
      絕大多數紙板類緩沖包裝材料及其結構具有各向異性，其靜態壓縮變形過程具有非線性特征，包括材料非線性、結構非線性和狀態非線性。因此，可把蜂窩紙板結構近似處理為具有各向異性的夾層板結構，根據結構特征，研究蜂窩紙板結構的實體建模、單元屬性、網格劃分等有限元建模方法。  
      由于蜂窩紙板結構規則、對稱性較強，在有限元軟件ANSYS中采用“自底向上”法建模，先定義關鍵點，然后連接成線，再拉伸生成而，形成連續的半蜂窩結構，通過鏡像和復制處理，得到蜂窩夾芯模型。生成蜂窩夾芯之后，再單獨生成上、下兩層而紙，然后對蜂窩夾芯、而紙進行粘貼組合，最終獲得蜂窩紙板結構的實體模型。蜂窩夾芯、而紙的接觸部分較為復雜，若處理不當，容易導致計算結果不收斂。因此，在建模過程中，應充分利用ANSYS自帶的高級建模方法—布爾操作(如搭接、粘貼命令)，通過布爾運算修改模型，使接觸部分結構更為合理，保證網格劃分時能夠生成規則的網格形狀。蜂窩紙板結構的有限元實體模型。在ANSYS中，也可以對不同參數的蜂窩紙板結構進行建模，給每一個參數定義一個實參數，當該參數發生改變時，只需要修改對應的實參數。
      有限元模型的參數設置包括選擇單元類型、定義單元實常數、定義材料屬性。殼單元適合于紙板類緩沖包裝材料及其結構的力學問題分析，考慮到蜂窩紙板結構的平壓性能分析是一個復雜的非線性問題，不易收斂，故選擇She11181單元類型。該單元類型是一個4節點的四邊形薄板殼結構，含有4個節點，每個節點含有6個自由度，即y方向上的3個平動自由度和x、y軸的3個轉動自由度。   
      蜂窩紙板結構的單元實常數包括而紙、芯紙的厚度，蜂窩夾芯6個而的厚度不全相同，有兩個而為雙層厚度，其余4個而為單層厚度本文選用的而紙是厚度0.49mm的牛皮紙，芯紙是厚度0.2mm的瓦楞原紙，在定義而紙、單而夾芯和雙而夾芯的實常數時，其厚度分別設置為0.49, 0.2和0.4mm。
      定義材料屬性就是輸入有限元分析時的材料本構關系，包括材料類型和參數。蜂窩紙板結構的態壓縮變形規律具有明顯的彈塑性特征，有限元ANSYS軟件提供了多種塑性材料模型選項，通過比較分析，雙線性等向強化(BISO)、多線性等向強化(MISO)這兩種塑性材料模型都適用于蜂窩紙板結構，可根據情況自行選擇雙線性等向強化(BISO)材料模型需要輸入的材料參數包括彈性模量、剪切模量、泊松比、屈服極限選用雙線性等向強化(BISO)材料模型，輸入的而紙和夾芯的參數，E表示彈性模量.G表示剪切模量，U表示泊松比，q表示屈服極限。
      對于蜂窩紙板結構，在選取單元數據時而的選取比較麻煩，可通過分析各個而坐標位置的不同，采用選擇命令，先選擇出單元數據相同的而，然后定義材料類型和實常數，再進行網格劃分蜂窩紙板結構規則，首先考慮使用自由網格劃分方法。自由網格劃分后的模型在而紙的邊緣處生成一些退化的三角形單元，這會對最終結果產生一定的影響。對于正六邊形蜂窩夾芯結構，通過連線進行映射網格劃分很麻煩，而自由網格劃分的網格形狀規則。因此，本文組合使用這兩種網格劃分方法，對正六邊形蜂窩夾芯結構使用自由網格劃分，其它部分采用映射網格劃分。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
                                                                                                                                                  杭州納泰科技咨詢有限公司
                                                                          本文出自杭州納泰科技咨詢有限公司m.yw15777.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！