发泡聚苯乙烯缓冲性能分析方法本科毕业论文(编辑修改稿)

发泡聚苯乙烯缓冲性能分析方法本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

B平台。 为缓冲包装动力学设计提供直接方法。 佟富强等[6]等通过对聚苯乙烯泡沫材料进行不同形变速率的压缩实验，经过数学处理得到不同形变速率条件下材料的缓冲系数最大应力曲线，找出压缩速度对材料缓冲性能影响的变化规律，可用以指导实际应用。 阳以本[7]介绍了我国现阶段普遍采用的螺旋传动，蒸汽加热发泡工艺生产的可发性聚苯乙烯泡沫材料密度与压缩强度(压缩50%)的关系，分析成果应用的可行性给其摩托车生产工厂带来好的经济效益(EPS应用于摩托车成品包装)。 杜骋等[8]在《聚苯乙烯泡沫(EPS)的特性及应用分析》文中也指出聚苯乙烯泡沫是一种性能优良的路基轻质填料，具有轻质、高强、较强的化学稳定性和水稳定性、良好的力学性能且施工方便简单等优点，在国外道路工程中有较为广泛的应用。 我国对EPS的研究和应用较少，文章对EPS的物理化学性能、力学性能、EPS作为路基轻质填料的结构设计方法、EPS在道路工程中的应用等方而作了较为全而的介绍和分析，对我国使用EPS有借鉴作用。 毛快[9]主要研究了EPS的压缩蠕变性能。 EPS材料作为一种热塑性材料，其特点决定其在使用过程中与其他黏弹性材料一样会发生蠕变和松弛现象，因此要考虑EPS材料的性能随时间的变化规律。 因为EPS作承重构件时通常受压，长期蠕变则需要几天或更长的时间，且发现仅当应力超过阀值水平时才产生。 针对不同密度的EPS进行了短期压缩蠕变实验研究，讨论应力水平和密度对蠕变的影响。 朱向荣[10]采用三轴试验研究EPS在不同加载频率、不同循环次数和不同围压的下强度和模量等的变化规律，为EPS工程应用提供了一些理论依据。 卢富德等[11]针对泡沫结构的压缩性能，介绍了泡沫结构的试验压缩响应与数值模拟方面的研究进展。 结果表明：相对密度、环境温度、压缩应变率及微观结构等参数对泡沫的缓冲性能影响显著。 相对密度越大，泡沫结构的屈服应力越大，吸收能量的能力越大；泡沫的吸收能量能力一般随环境温度的增加而减小；由于泡沫的基体材料表现率相关性，应变率增加导致吸收能量能力的增加；当微观结构不同时，泡沫的细胞分布导致结构的缓冲性能差异显著。 高德等[12]根据植物秸秆纤维聚苯乙烯缓冲材料静态压缩实验数据，研究了材料的缓冲性能，并考虑植物秸秆纤维的影响，对Sherwood Frost本构关系框架进行了扩充，建立了非线性本构关系模型，并利用实验数据成功识别模型参数此种描述植物纤维类材料非线性力学行为的方法，为进一步研究和开发植物纤维聚苯乙烯材料提供了理论基础。 都学飞等[13]比较分析了４种厚度EPS缓冲包装材料的压缩变形回复性、外力－位移曲线等性能。 结果表明，EPS缓冲材料的回复性、永久变形与材料的厚度有很大关系，而它的外力－位移曲线的走向大致相同，厚度越大吸收的能量越多，缓冲性能越好。 龙志坚[14]制备了发泡量相同的微发泡聚苯乙烯, 采用扫描电镜(SEM)和Imagepro图像处理软件对微发泡聚苯乙烯的微孔尺寸进行了观察和统计。 建立微球模型, 分析了微孔尺寸大小对微发泡聚苯乙烯力学性能的影响。 结果表明:细小而均匀的泡孔对微发泡聚苯乙烯力学性能的提高有较明显的促进作用, 微球模型的计算结果与宏观力学性能的影响规律有很好的重现性。 Horvath[15]用边长为5cm的EPS立方体试件在应变速率10 mm/min的条件下，采用应变控制形式进行了无侧限单轴压缩试验，得到压缩应力应变曲线并对该曲线进行了分析。 但没有对多种密度与多种加载速率的情况进行试验比较和分析。 Duskov[16]采用直径为10 cm、高为20 cm的圆柱体EPS试件在20 kPa的作用下进行蠕变研究，得出蠕变曲线，从蠕变曲线的分析中可以看出：EPS材料的蠕变主要发生在加载初期，随着加载龄期的增长，蠕变的速率趋于稳定，在加载1年以后蠕变的速率几乎接近常数。 Kwang Young Jeong[17]研究了聚氨酯泡沫塑料的应变率相关行为并制定了新的本构模型，以提高在各种应变速率中实验数据的拟合性。 该模型的七个参数被两种应变速率下进行的准静态压缩试验所决定。 压缩试验两种应变速率。 高、低密度聚氨酯泡沫塑料的两种模型显示在了不同的应变率下应力应变的关系。 所进行的动态压缩试验得出了在高应变率下应力应变的数据并且将此结果同本构模型进行了比较。 Qunli Liu[18]认为受到大的变形建议。 当加压力负载时，可在五参数模型完全确定应力应变响应的三个基本特征，即线性、可塑性状应力平台和致密化的阶段。 此外，根据不同的屈服强度和硬化状或软化的约束条件，该模型的参数可以系统变化，以确定泡沫的初始密度。 James M. Gibert[19]探讨了压盘影响开孔泡沫缓冲材料动力学的定性认识。 一个超弹性材料模型是用来描述阻尼和滞回特性为线性粘弹性的非线性泡沫的应力–应变关系。 使用一个简单的非线性不连续模型的跌落试验以及数值模拟，研究探讨对其的物理影响。 数值研究表明，该模型能够提供预测的冲击脉冲的形状、持续时间和幅度，在不同的静态应力和下降高度。 模型所产生的动态缓冲曲线保留凹向上的“槽”的实验曲线的形状特征。 此外，该模型表明，给定的下降条件下，冲击吸收的最佳振幅取决于泡沫的厚度和横截面面积。 Giampiero Pampolini[20]利用一个模型耦合的非线性弹性和粘度的概念来描述一种聚氨酯泡沫进行单轴循环压缩响应。 非弹性效应是由于泡沫的粘度特性，而应变局部化和滞后归因于应变能密度的非凸性。 但该模型并没有重现第一次装卸周期的响应曲线。 用现象学的损伤法来描述在第一个加载周期期间发生的损害。 开发了一个准确的识别材料常数的程序，并在两个单调和循环变形过程中粘度和损害的相互作用进行了讨论。 3. 主要研究工作 研究内容本文围绕发泡聚苯乙烯泡沫（EPS）的缓冲性能进行系统研究，计算在不同的缓冲面积、不同的跌落高度、不同的衬垫厚度等情况下，经过聚苯乙烯泡沫缓冲作用下，易损件的加速度响应。 所有研究内容将在理论分析的前提和试验的基础下撰写。 本论文的研究内容大致为：第一章：绪论：介绍发泡聚苯乙烯泡沫（EPS）的缓冲性能、国内外研究背景、意义以及思路等。 第二章：利用MATLAB/GUI界面建立EPS缓冲数据库求解缓冲曲线：建立MATLAB/GUI界面，基于图片的像素值，求解EPS最大加速度静应力等缓冲曲线 第三章：利用MATLAB/GUI求解EPS缓冲作用下单自由度缓冲性能：主要通过包装件地脆值、包装件的质量、跌落高度，以及EPS的应力应变曲线来设计缓冲衬垫的缓冲面积和衬垫厚度。 第四章：利用MATLAB/GUI求解二自由度EPS缓冲性能：建立EPS的缓冲本构模型，计算绘制在不同的发泡聚苯乙烯泡沫（EPS）的缓冲作用下，易损件的加速度响应曲线。 第五章：总结与展望 研究重点与难点 编辑求解EPS缓冲曲线程序利用MATLAB程序在曲线本身坐标轴和EPS材料应力应变曲线照片的像素坐标（以图片左下角像素点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴）建立一系列的转换关系，通过曲线点的拾取，可获得精确的坐标值，并通过相关公式对其加以处理，从而获得缓冲系数最大应力曲线和最大加速度静应力曲线。 编辑求解EPS单自由度缓冲作用下衬垫设计在计算缓冲衬垫的面积、衬垫厚度等设计程序的条件下，明确求解缓冲衬垫的面积、衬垫厚度等计算步骤。 将这些求解的步骤编辑成程序，用MATLAB/GUI制作成程序界面。 将编辑完成的程序和界面生成相应的软件包，用于设计缓冲衬垫的最优解。 只要选择EPS材料的密度，设定包装件地脆值、包装件的质量、跌落高度，便可求解缓冲衬垫的面积和厚度。 编辑求解EPS二自由度缓冲作用下易损件的加速度响应程序 编辑程序利用MATLAB/GUI建立工作界面，只要输入发泡聚苯乙烯泡沫（EPS）衬垫的厚度、缓冲面积，包装件的质量、跌落高度，便可以计算并绘制出在制定的EPS缓冲衬垫作用下易损件的加速度响应曲线。 4. 研究方法与实施进度计划对本课题的研究主要采用理论研究和实际相结合的方法，在指导老师的指导下对课题进行研究。 在理论研究阶段，通过各种途径收集中、外文献资料，对前人的研究成果进行阅读、总结、归纳、和分析，为文章的撰写提供大量客观可靠的事实依据。 在实际解决问题阶段，总结前人的研究结果，利用MATLAB/GUI软件进行编程，生成应用文件，对EPS泡沫缓冲性能进行计算，并通过试验进行验证。 最后掌握理论和实际资料，结合大学期间所学的专业知识进行论文的写作。 为了有序的完成论文各部分的写作，笔者制订了如下的进度计划：第一阶段：2015年10月——2015年11月，阅读并收集中、外文献资料。 第二阶段：2015年11月——2015年12月，完成外文翻译，撰写文献综述和开题报告初稿。 第三阶段：2015年12月——2016年1月，对开题报告和文献综述初稿进行修改完善。 第四阶段：2016年1月——2016年2月，建立MATLAB/GUI界面，建立EPS缓冲数据库求解缓冲曲线。 第五阶段：2016年2月——2016年3月，建立MATLAB/GUI界面，求解EPS缓冲作用下单自由度缓冲性能和二自由度EPS缓冲性能。 第六阶段：2016年3月——2016年4月，撰写论文。 第七阶段：2016年4月——2016年5月，修改论文，准备答辩。 参考文献[1] 熊志远. 聚苯乙烯泡沫（EPS）力学行为的实验研究[D]. 湘潭：湘潭大学，2007.[2] 颜志平. 泡沫聚苯乙烯(EPS)力学性能的室内试验研究[J]. 中南公路工程，2005，04：42～45.[3] 张卫兵. 聚苯乙烯泡沫(EPS)的特性及其在道路工程中的应用[J]. 公路，2004，05：146～149.[4] 李忠，郭丽. 聚苯乙烯泡沫(EPS)综述[J]. 四川建材，2012，05：10～11. 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