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基于有限元的瓦楞纸板瓦楞波形优化设计的研究

袁玮  许文才  张改梅  谢丽华  
【摘要】:分别建立了典型的V形、U形和UV形单瓦楞纸板的有限元模型,计算了三类波形瓦楞纸板的临界屈曲载荷和变形。以临界屈曲裁荷为纸板抗压能力的判定准则,定量分析了三种波形瓦楞纸板的抗压能力,鉴于目前UV波形形状没有统一的标准尺寸,建立UV波形微分方程,利用有限元分析方法,在软件ANSYS中对瓦楞纸板进行参数化建模,确定材料属性,采取自底向上的建模方式,先建立单个周期瓦楞的芯纸、面纸、底纸线模型,即截面模型,利用瓦楞纸板结构的重复性生成整个试样的截面线模型,对试样线模型进行拖拉生成纸板面模型。模型选用shell63单元161,确定单元厚度,面纸与芯纸采取同样厚度的纸板,以方便建模。对不同波形瓦楞纸板有限元模型施加相同的载荷和约束,约束方式为:全部约束模型底部所有节点6个自由度,在模型顶部每个节点施加0.1N的向下载荷作为预加载荷。首先对模型进行预应力分析,再进行屈曲分析。改变UV波形,进行多个波形瓦楞纸板力学抗压强度分析,由临界屈曲载荷和变形判定瓦楞纸板UV波形的最佳结构尺寸。分析结构表明,越接近V形瓦楞波形特征的瓦楞纸板平面抗压力值越高,接近U形瓦楞波形特征的瓦楞纸板变形越大,即弹性越好,这与实验结果一致,证明了有限元分析方法的有效性,并为瓦楞纸板瓦楞波形形状优化设计提供了数据依据。

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