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木包装箱的强度与结构力学基础

作者：远久木箱包装工程师-彭百桂点击浏览：发布时间：2020-12-23

包装箱强度是抵抗破坏的能力，是在一定载荷作用下不发生断裂或显著的塑性变形，是衡量包装箱本身承载能力(即抵抗失效能力)的重要指标。其主要研究内容包括材料强度和结构强度两方面。材料强度指材料在不同影响因素下的各种力学性能指标。影响因素包括材料的化学成分、加工工艺、应力状态，载荷性质、加载速率、温度和介质等。

在运输和装卸过程中受制于运输环境的影响，不可避免的会有各种各样的倾斜、晃动等冲击力，会造成内装物在箱内的移动，为了避免因内装物与木包装箱之间产生相对的位移导致内装物及包装破损等质量事故的发生。需要包装箱有足够的强度在装卸、运输和储存的过程中，具有很好的抗冲击性来确保货物不会在流通过程中损坏。

按照材料的性质，材料强度分为脆性材料强度、塑性材料强度和带裂纹材料的强度。脆性材料受载后断裂比较突然，几乎没有塑性变形，以其强度极限为强度指标。强度极限包括抗拉强度极限和抗压强度极限。塑性材料在断裂前有较大的塑性变形，它在卸载后不能消失，也称残余变形，以其屈服极限为强度指标。对于没有屈服现象的塑性材料，取与0.2%的塑性变形相对应的应力为名义屈服极限，用0o.2表示。带裂纹材料的强度常低于材料的强度极限，计算强度时要考虑材料的断裂韧性(见断裂力学分析)。

在木制包装箱设计中是按照内装物的形状、重量等性质，来设计木包装箱的载重强度，木包装箱的抗冲击强度有静强度、冲击强度和疲劳强度。木包装箱在静载荷下的强度，根据材料的性质，分别用屈服极限或强度极限作为计算强度的标准。木包装箱受冲击载荷时，屈服极限和强度极限都有所提高。木包装箱受循环应力作用时的强度，通常以材料的疲劳极限为计算强度的标准。

按照环境条件，材料强度有高温强度和腐蚀强度等。高温强度包括蠕变强度和持久强度。此外，木包装箱受环境介质影响的应力腐蚀断裂和腐蚀疲劳等材料强度问题。结构强度指机械零件和机械结构的强度。它涉及力学模型简化、应力分析方法、材料强度、强度准则和安全系数。不同力学模型的强度问题有不同的力学计算方法。

材料力学一般研究杆的强度计算，结构力学分析杆系(桁架、刚架等)的内力和变形，其他形状物体属于弹塑性力学的研究对象。要解决木包装箱结构强度问题，除应力分析之外，还要考虑材料强度和强度准则，并研究它们之间的关系。

根据木包装箱设计及检验规范，解决木包装箱结构强度问题的步骤是：

①分析计算构件危险点上的应力；

②确定危险点的主应力；

③选用适当的强度理论计算其相当应力，然后运用强度条件进行强度计算。

如今，应用有限元方法进行CAE分析以后，优化木包装箱设计成为现实的问题，可以先提出一些具体的设计目标(例如要求结构重量最小)，然后寻求木包装箱最佳的结构形式。

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