疲劳破坏是航空、造船、海洋工程、建筑、机械制造等领域中十分普遍的现象。疲劳是一种隐伏的破坏机理,不易察觉,且难以避免。目前,以上领域中对疲劳破坏已有上百年的研究历史,且已经形成了完整的理论体系,探索出了可行的抗疲劳设计方法。在

 

包装领域,疲劳破坏也随处可见,但目前对疲劳破坏的研究还十分罕见,因此针对包装领域开展疲劳研究具有重要的实际意义。

 

瓦楞纸箱是常用的外包装产品！我们就一其结构为研究对象,通过疲劳损伤试验、疲劳剩余强度试验、变幅疲劳试验,探讨了瓦楞纸板结构的疲劳特性。我们以纸箱去摇盖结构为具体研究对象,对其施加交变载荷,分析疲劳寿命N与振动时所受最大动载荷的关系,获得了反映该结构疲劳性能的曲线及相应的数学模型。发现瓦楞纸板结构的疲劳寿命曲线与金属材料类似,可用幂函数描述;但与金属材料不同的是,瓦楞纸板结构的疲劳破坏并非因结构内部裂纹扩展到一定尺度后发生,而是以结构疲劳屈曲的形式最终破坏。通过疲劳剩余强度试验,发现瓦楞纸板结构的疲劳剩余强度大于未经振动瓦楞纸板结构的抗压强度;同时发现抗压强度上升幅度与经历的疲劳振动循环次数无明显关联,其上升区间在3%到10%之间。通过观察分析,总结出引起瓦楞纸板结构疲劳剩余强度上升的主要原因有二:

 

第一,经疲劳振动后,结构各边高度趋于一致,结构承载边界增长,单位长度载荷下降,导致整体稳定性提高;

 

第二,结构与压板接触范围增大,结构所受约束增加,同样导致结构整体稳定性增强。

 

Miner准则是最早的线性疲劳损伤累积准则,目前仍广泛应用于工程实践。通过对瓦楞纸板结构进行变幅疲劳试验,发现对于瓦楞纸板结构,Miner准则偏于保守,且加载顺序对疲劳寿命有显著影响。

 

不难看出纸箱的包装以及疲劳破坏跟手里面积有很大关系，因而很多产品的包装都需要一个好的内衬来包装填充！