Komputerowo wspomagane wyznaczanie nośności opakowań z tektury falistej. Cz. 2. Analiza wrażliwości w wybranych testach laboratoryjnych tektury falistej

• Autorzy: Garbowski T. , Garbowska L.

Identyfikatory

DOI

10.15199/54.2018.8.1

Warianty tytułu

EN

Computer aided estimation of corrugated board box compression strength. Part 2. The sensitivity analysis in selected laboratory tests of corrugated board

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W procesie numerycznego (komputerowego) wyznaczania nośności opakowań z tektury falistej bardzo ważnym krokiem jest precyzyjne wyznaczenie parametrów materiałowych tektury. Ponieważ tektura falista jest materiałem charakteryzującym się dużą heterogenicznością, ortotropią oraz wyraźną zależnością od wilgotności i temperatury, określenie jej mechanicznych parametrów wymaga wykonania wielu testów laboratoryjnych. W zależności od wybranego modelu konstytutywnego, opisującego tekturę falistą, ilość parametrów niezbędnych do jej poprawnego określenia waha się od kilku do kilkudziesięciu. W niniejszej pracy wykorzystano analizę wrażliwości, pozwalającą ocenić jakościowo i ilościowo, które testy laboratoryjne mogą posłużyć do wyznaczenia podstawowych parametrów tektury falistej. Przedstawiono wyniki symulacji komputerowych, wykonanych z wykorzystaniem modeli analityczno-numerycznych następujących testów: BNT – sztywność w teście czteropunktowego zginania, ECT – test krawędziowego zgniatania, TST – test skręcania tektury oraz SST – test skręcania ze ścinaniem transwersalnym tektury. W pracy porównano i zestawiono wrażliwości wyników pomiarów wybranych testów laboratoryjnych na drobne zmiany podstawowych parametrów mechanicznych tektury oraz na zmiany wymiarów próbek. Przedstawione wyniki pozwalają jednoznacznie ocenić przydatność typowych oraz nowych lub zmodyfikowanych testów laboratoryjnych w procesie identyfikacji parametrów materiałowych tektury. W kolejnej pracy autorzy przedstawią metody identyfikacji parametrów materiałowych tektury falistej, opartych na wybranych testach laboratoryjnych, symulacjach komputerowych oraz analizach odwrotnych (ang. inverse analysis).

EN

In the numerical (computer) process of determining the load-bearing capacity of corrugated board packaging, a very important step is the precise determination of the material parameters of the board. Because corrugated cardboard is a material characterized by high heterogeneity, orthotropy and a clear dependence on humidity and temperature, the determination of its mechanical parameters requires many laboratory tests. Depending on the chosen constitutive model describing the corrugated cardboard, the number of parameters necessary for its correct description varies from several to a few dozen. In this work, a sensitivity analysis was used to assess qualitatively and quantitatively which laboratory tests can be used to determine the basic parameters of corrugated board. The results of computer simulations made with the use of analytical and numerical models of the following tests are presented: BNT – stiffness in the fourpoint bending test, ECT – edge crush test, TST – cardboard twisting test and SST – cross-cutting corrugation test. The work compares the sensitivity of measurements of selected tests to minor perturbations of the basic mechanical parameters of cardboard. The presented results allow to unambiguously assess the usefulness of typical and new laboratory tests in the process of identification of cardboard material parameters. In the next paper, the authors will present a method to identify material parameters of corrugated board, based on selected laboratory tests, computer simulations and inverse analysis.

Słowa kluczowe

PL

tektura falista; analiza wrażliwości; parametry mechaniczne; testy laboratoryjne

EN

corrugated board; sensitivity analysis; mechanical properties; laboratory tests

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Papierniczy
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 74, nr 8
• Strony: 503--508
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Garbowski T.

• Politechnika Poznańska, Centrum Mechatroniki, Biomechaniki i Nanoinżynierii, ul. Piotrowo 5, 60-965, Poznań

autor

Garbowska L.

• FEMat Sp. z o.o., ul. Romana Maya 1, 61-371, Poznań

Bibliografia

• [1] Baum G.A., Habeger C., Fleischman H. 1981. “Measurement of the orthotropic elastic constants of paper". IPC technical paper series number 117.
• [2] Biancolini M. E., Brutti C. 2003. "Numerical and experimental investigation of the strength of corrugated board packages". Packaging Technology and Science 16, 47-60.
• [3] Biancolini M.E. 2005. “Evaluation of equivalent stiffness properties of corrugated board". Composite Structures 69 : 322-328.
• [4] Garbowski T., Borysiewicz, A. 2014. "The stability of corrugated board packages". Przegląd Papierniczy 70 (8) : 452-458.
• [5] Garbowski T., Czelusta I., Graczyk Ł. 2018. "Computer aided estimation of corrugated board box compression strength. Part 1. The influence of flute crash on basic proper ties of corrugated board". Przegląd Papierniczy 74 (6) : 381-388.
• [6] Garbowski T., Imbierowicz R. 2014. “Sensitivity analysis of edge crush test". Przegląd Papierniczy 70 (9) : 559-564.
• [7] Garbowski T., Jarmuszczak M. 2014. “Numerical strength estimate of corrugated board packages. Part 1. Theoretical assumptions in numerical modeling of paperboard Packages". Przegląd Papierniczy 70 (4) : 219-222.
• [8] Garbowski T., Jarmuszczak M. 2014. “Numerical strength estimate of corrugated board packages. Part 2. Experimental Tests and numerical analysis of paperboard packages". Przegląd Papierniczy 70 (5) : 277-281.
• [9] Garbowski T., Jarmuszczak M. 2014. “Homogenization of corrugated paperboard. Part 1. Analytical homogenization". Przegląd Papierniczy 70 (6) : 345-349.
• [10] Garbowski T., Jarmuszczak M. 2014. “Homogenization of corrugated paperboard. Part 2. Numerical homogenization". Przegląd Papierniczy 70 (7) : 390-394.
• [11] Garbowski T., Maier G., Novati G. 2012. “On calibration of orthotropic elastic-plastic constitutive models for paper foils by biaxial tests and inverse analyses". Structural and Multidisciplinary Optimization 46 : 111-128.
• [12] Garbowski T., Przybyszewski G. 2015. “The Sensitivity analysis of critical force in box compression test". Przegląd Papierniczy 71 (5) : 275-280.
• [13] Isaksson P., Gradin P. 2009. “Shear buckling in the core of a corrugated board structure". Composite Structures 88 : 610-614.
• [14] Nordstrand T. 2004. “Analysis and testing of corrugated board panels into the post-buckling regime". Composite Structures 63 : 189-199.
• [15] Xia Q.S., Boyce M.C., Parks D.M. 2002 “A constitutive model for the anisotropic elasticplastic deformation of paper and paperboard". Int. J. Solids Structures 39 : 4053-4071.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).