不规则蜂窝纸跌落碰撞的虚拟仿真分析

    0引言
   
    冲击是产品运输过程及仓储中经常遇到的一种现象，如人工搬运及装卸中出现的包装件跌落，起吊货物从高处落下，野蛮装卸时将货物抛掷，运输车辆的起动和刹车、飞机的着陆等都会产生冲击叹因此在可能出现的条件下选择具有一定缓冲能力且环保的包装材料来保证产品的运输安全变得非常重要。蜂窝纸板具有质量轻、强度大、韧性与回弹性好等特点，是一种环保型缓冲材料，它大量应用于建筑行业、包装运输业、殡葬业、农业等。
   
    据市场调查，目前国内蜂窝纸由于上胶设备简陋，加工完成的蜂窝纸边长出现了不等距现象，从而实际得到的蜂窝纸芯结构很难保证正六边形结构.如图1所示。这种结果能否对蜂窝纸缓冲性能造成影响值得我们的关注，目前国内还没做出类似的分析。
   

    本文结合MSC.Nastran和MSC.Adams并采用模态应力恢复方法计算动态应力时间历程，在保证纸芯面积一定的情况下提出了六种相同周长不同胶边值的蜂窝纸芯结构，完成它们的跌落碰撞分析。
   
    1蜂窝纸芯的成型过程介绍
    
    蜂窝纸芯的成型过程如图2所示，蜂窝原纸在一定形式下通过粘贴拉伸后形成蜂窝纸结构。具体方法为:每层压纸加工后的纸按照一定的规律粘贴起来，展开后两胶条之间的距离为孔。第二层涂胶位置与第一层错开，即第二层胶条的位置相对于第一层胶条间隔的中间，反过来第一层胶条间隔的中间，反过来第一层胶条的位置恰好是第二层胶条间隔的中间。重复涂胶，奇数层与第一层涂胶的位置相同;偶数层与第二层涂胶的位置相同。展开后就可以得到蜂窝纸芯。
   
    在图2中，定b为形状系数，a为蜂窝纸边长。当b=1时，为标准的正六边形蜂窝纸;当6<1时，上胶粘结边短，形成扁六边形蜂窝纸;当b>1时，上胶粘结边长，形成长六边形蜂窝纸。
   

    2跌落碰撞的动力学模型
   
    包装系统是由包装件、产品和辅助物等组成的静态组合体，以适应产品在流通环境中遇到的各种危害因素的影响，并对产品进行动态的包装防护过程。
   
    包装系统的跌落碰撞力学模型由图3所示，该模型忽略缓冲包装模型的重量，箱内物品用质量块m代替，箱内缓冲垫简化为弹簧，系统阻尼与冲击力相比可以忽略不计。令蜂窝纸包装物体离地面高为h，弹簧缓冲系数为k，包装物体落地后蜂窝纸产生的位移变化为x。
   
    冲击过程力学方程由如图3可知:
   

---