第2章包装力学与流变学基本概念2.1力与变形2.2包装流变学特性河北理工大学包装工程系
河北理工大学包装工程系 第2章 包装力学与流变学基本概念 2.1 力与变形 2.2 包装流变学特性
12.1力与变形如：堆垛时下层包装件受一、力与变形到上层包装件的重力作用。(一)变形包装件在外力作用下，包装件的尺寸及形状，总会有不同程度的改变，这种改变称为变形变形分弹性变形和永久变形(也称残余变形)。弹性变形指外力离去后，变形即行消失。永久变形：指外力离去后，变形仍然存在，包装件的尺寸及形状不能恢复。Lijie CAO河北理工大学包装工程系
2 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 2.1 力与变形 一、力与变形 (一) 变形 包装件在外力作用下，包装件的尺寸及形状，总会有不同程 度的改变，这种改变称为变形。 变形分弹性变形和永久变形(也称残余变形)。 弹性变形：指外力离去后， 变形即行消失。 永久变形：指外力离去后，变形仍然存在，包装件的尺寸及 形状不能恢复。 如：堆垛时下层包装件受 到上层包装件的重力作用
(二)内力、应力在外力作用下，包装件中发生与材料变形同时而生的内力内力抵抗外力的企图使包装件变形、毁坏。在简单压缩、拉伸时内力的数值与外力相等单位面积上的内力称为应力，单位：N/m?。F应力：α=ALijie CAO河北理工大学包装工程系
3 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 (二) 内力、应力 在外力作用下，包装件中发生与材料变形同时而生的内力， 内力抵抗外力的企图使包装件变形、毁坏。 在简单压缩、拉伸时内力的数值与外力相等。 单位面积上的内力称为应力，单位：N/m2 。 应力： A F =
(三)变形的形成变形有四种基本形式如：包装件堆垛时下层1)压缩及拉伸。如：平板玻璃集装架底2)剪切。如：电子管包装采用悬挂式螺圈弹簧3)扭转。如：底部两端有底脚的木箱，由于包装件商品的重量，木箱底部木板条是4)弯曲。弯曲变形的。许多包装件变形是复杂的，是以上四种变形的组合。Lijie CAO河北理工大学包装工程系
4 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 (三) 变形的形成 变形有四种基本形式： 1) 压缩及拉伸。 2) 剪切。 3) 扭转。 4) 弯曲。 许多包装件变形是复杂的，是以上四种变形的组合。 如：包装件堆垛时下层 包装存在压缩变形。 如：平板玻璃集装架底 部橡胶存在剪切变形。 如：电子管包装采用悬挂式螺圈弹簧 时如：底部两端有底脚的木箱，由于 ，螺圈弹簧发生扭曲变形。 包装件商品的重量，木箱底部木板条是 弯曲变形的
二、力一变形曲线1.力一变形曲线包装件在外力作用下，发生变形，将力和变形对应关系画成曲线，即得力一变形曲线A单瓦楞纸板条力一变形曲线泡沫塑料力一变形曲线0△塑性Lijie CAO河北理工大学包装工程系
5 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 二、力—变形曲线 1. 力—变形曲线 包装件在外力作用下，发生变形，将力和变形对应关系画成 曲线，即得力—变形曲线。 塑性 F 0 l 单瓦楞纸板条 力—变形曲线 泡沫塑料 力—变形曲线
由图可知：在一定极限前，包装材料的绝对缩短量^与压力F及包装试件长度成正比，与包装材料截面积A成反比。由试验得到：F.1虎克定律Al :E.AE称为弹性模量，单位为N/m?。材料弹性模量E（N/m2条件(应变)泡沫塑料1.532X106=0.08泡沫塑料1.532X1060.11≤≤0.47瓦楞纸板平压1.532X1060.17≤≤0.39Lijie CAO河北理工大学包装工程系
6 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 由图可知： 在一定极限前，包装材料的绝对缩短量△l与压力F及包装试 件长度l成正比，与包装材料截面积A成反比。由试验得到： E称为弹性模量，单位为N/m2 。 E A F l l = 材料 弹性模量E(N/m2 ) 条件(应变ε) 泡沫塑料 1.532×106 ε = 0.08 泡沫塑料 1.532×106 0.11 ≤ ε ≤ 0.47 瓦楞纸板平压 1.532×106 0.17 ≤ ε ≤ 0.39 虎克定律
2.应变应变：绝对缩短量△/与试件原长度的比值，也称单位伸长是没有量纲的。△181应力与应变的关系为：0=E.8该式表明，变形较小时，包装材料的应力与应变的关系是线性关系。Lijie CAO河北理工大学包装工程系
7 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 2. 应变 应变ε：绝对缩短量△l与试件原长度l的比值，也称单位伸长， 是没有量纲的。 应力与应变的关系为： 该式表明，变形较小时，包装材料的应力与应变的关系是线 性关系。 l l = = E
三、刚度系数刚度系数也称弹簧常数，其值k可以用如下公式表示：FE.Ak=Z△刚度系数k的单位：牛/米，N/m。刚度系数可理解为单位压缩量所需的力当包装件压缩变形较小时，包装材料处于弹性线性阶段，刚度系数是一个常数。Lijie CAO河北理工大学包装工程系
8 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 三、刚度系数 刚度系数也称弹簧常数，其值k可以用如下公式表示： 刚度系数k的单位：牛/米，N/m。 刚度系数可理解为单位压缩量所需的力。 当包装件压缩变形较小时，包装材料处于弹性线性阶段，刚 度系数是一个常数。 l E A l F k = =
四、缓冲材料的串、并联1.缓冲材料的串联等效刚度系数k：kl,c1k1k2C217求解k：kklk2一名元推广得，n个缓冲垫串联等效刚度k：kLijie CAO河北理工大学包装工程系
9 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 四、缓冲材料的串、并联 1. 缓冲材料的串联等效刚度系数k： 求解k： 推广得，n个缓冲垫串联等效刚度k： 1 2 1 1 1 k k k = + = = n i i k 1 k 1 1
例1有三个完全相同的缓冲垫装置，若已测出它们叠置在一起后，每压缩1cm需施加1kN，求每个缓冲垫的系数?由已知得k,=k=k2，假设叠置后的等效刚度为kk=F/X=1kN/cm=100kN/m。11今由公式得十kkkk则k,=k2=k3=300kN/m。Lijie CAO河北理工大学包装工程系10
10 Lijie CAO 河北理工大学包装工程系 例1.有三个完全相同的缓冲垫装置，若已测出它们叠 置在一起后，每压缩1cm需施加1kN，求每个缓冲垫的 系数？ 由已知得k1=k2=k3 ，假设叠置后的等效刚度为k。 k=F/X=1kN/cm=100kN/m。 由公式得 则k1=k2=k3 =300kN/m。 1 2 3 1 1 1 1 k k k k = + +