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何自芬等基于有限元法的包装箱抗压性能研究

基于有限元法的包装箱抗压性能研究

何自芬,张印辉
(昆明理工大学,昆明650093)

摘要:针对目前采用的测试技术物理测试方法存在着成本高,结果具有随机性和粗糙性等缺陷,应用
分析软件ANSYS建立瓦楞纸箱的有限元模型,模拟实际的流通环境对模型施加载荷,从而求得瓦楞纸箱
的抗压强度。数值分析结果与采用实验分析结果基本一致,验证了模型的有效性。
关键词:瓦楞纸箱;抗压强度;有限元;应力应变
中图分类号:TB482.2;TB487文献标识码:A文章编号:1001-3563(2009)03-0039-03
StudyofCompressionResistanceofPackagingBoxBasedonFiniteElementMethod
HEZifen,ZHANGYinhui
(KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China)
Abstract:Currentusedtechnologyisphysicaltestingmethods,whichhasthedeficiencyofhighcost,
randomandroughresults.FiniteelementmodelofcorrugatedboxwasestablishedbyuseofANSYSanaly
sissoftwaretosimulatetheactualenvironmentalloadimposedonthemodel,andthecompressiveresistance
ofthecorrugatedboxwasobtained.Thecalculatedresultsaccordedwellwiththoseobtainedbyexperimen
talanalysis,andthevalidityofthemodelwasproved.
Keywords:packagebox;compressionresistance;finiteelementmethod;stress-strain

随着中国纸箱行业的迅速发展,瓦楞纸箱在包装领域中的B型,选用纸板为单瓦楞纸板。其内尺寸为:长267.6mm;宽
应用越来越普遍。瓦楞纸箱是使用瓦楞纸板制成的纸质类包172.6mm;高112.6mm;其外尺寸为:长273.0mm;宽178.0
装容器,具有重量轻、结构性能好等优点。由于纸包装无污染,mm;高118.0mm。
符合环保要求,且成本低,越来越受到商家的青睐。为了保证首先建立下侧板,其在总体坐标系中的坐标为:X(0,
纸箱内的产品在运输、仓储、堆码过程中不受损坏,必须在使用273),Y(0,2.7),Z(0,118);然后输入坐标X(0,273),Y
前对其抗压强度进行测试,以便更好的保护内装产品。抗压强(175.3,178),Z(0,118)建立上侧板;一次建立左右两侧板,其
度是瓦楞纸箱在实际运用中的主要性能指标之一,准确地测试坐标分别为:X(0,2.7),Y(2.7,175.3),Z(0,118);X(270.3,
其大小对于保护流通中的产品具有重要的意义[1-2]。该项性273),Y(2.7,175.3),Z(0,118)。这样建立后的模型是独立
能不仅反映出整个制箱工艺的综合特性,直接关系到瓦楞纸箱的,相互之间没有联结。
在使用中的安全,也是评价瓦楞纸箱的一个重要的物理性能指侧板建立成功后,就可以建立瓦楞纸箱的襟片了。瓦楞纸
标,又是设计瓦楞纸箱的重要条件[3-4]。目前测试技术采用的箱的襟片有两种类型:内襟片和外襟片。共有4个内襟片,坐
是物理测试方法,存在着成本高、结果具有随机性和粗糙性等标为:X(2.7,136.5),Y(2.7,175.3),Z(115.3,118);X
缺陷。本文应用分析软件ANSYS建立瓦楞纸箱的有限元模(136.5,270.3),Y(2.7,175.3),Z(115.3,118);X(2.7,
型,模拟实际的流通环境对模型施加载荷,从而求得瓦楞纸箱136.5),Y(2.7,175.3),Z(0,2.7);X(136.5,270.3),Y(2.7,
的抗压强度。数值分析结果和试验结果具有较好的一致性,验175.3),Z(0,2.7)。输入坐标后立体图见图1。内襟片完成,
证了模型的有效性。紧接着就是建立外襟片。其建模过程与建立内襟片相同,其坐
标为:X(0,273),Y(0,89),Z(118,120.7);X(0,273),Y(89,
1有限元分析[5]178),Z(118,120.7);X(0,273),Y(0,89),Z(-2.7,0);X(0,
273),Y(89,1