Numeryczne wyznaczanie wytrzymałości opakowań z tektury falistej. Cz. 1. Założenia teoretyczne w modelowaniu numerycznym opakowań papierowych

• Autorzy: Garbowski T. , Jarmuszczak M.

Warianty tytułu

EN

Numerical Strength Estimate of Corrugated Board Packages. Part 1. Theoretical Assumptions in Numerical Modeling of Paperboard Packages

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy podjęto tematykę związaną z szeroko rozumianym projektowaniem opakowań z tektury falistej. W praktyce projekt nowego opakowania najpierw pojawia się w formie koncepcji projektanta, opartej na szczegółowych wytycznych zamawiającego. W następnym kroku powstaje jego graficzna forma, po czym prototyp wycinany jest na ploterze. Przygotowany w ten sposób zestaw prototypowych modeli opakowania przechodzi serię testów laboratoryjnych, gdzie sprawdzane są wszystkie wymagane przez zamawiającego wskaźniki wytrzymałościowe. W tak przyjętym łańcuchu projektowym można z powodzeniem umieścić jeszcze jedno ogniwo, które pozwoli zoptymalizować i zautomatyzować proces tworzenia nowego opakowania. Optymalizacji może podlegać zarówno sama konstrukcja, jak i dobór najbardziej odpowiedniego indeksu tektury tak, aby projekt z pewnym zapasem bezpieczeństwa spełniał wszystkie wymagania i jednocześnie był ekonomiczny. W celu uzupełnienia procesu konstruowania nowych prototypów opakowań można wykorzystać zaawansowane techniki numeryczne, oparte np. na metodzie elementów skończonych. W pierwszej części artykułu przedstawiono założenia teoretyczne, niezbędne do zbudowania wiarygodnego modelu numerycznego opakowania z tektury falistej.

EN

In this work the issues related to the wider design of corrugated packaging are discussed. In practice, the design of the new packaging appears first as a concept of designer based on specific ordering guidelines. In the next step, the graphical form is created and then the prototype goes to die. Prepared in this way, a set of prototype models of packages goes through a series of laboratory tests, which check all required moduli. In such a design chain a missing link that will optimize and automate the process of creating a new package can be successfully adopted. Both the structure itself and the selection of the most appropriate index of cardboard may be subjected to optimization, so that the design meets with a chosen safety margin all the requirements and at the same time it’s economical. For the purpose of complement of cardboard prototypes design process, one can use advanced computational techniques, based for example on finite element methods. In the first part of the paper the theoretical foundation, necessary to build a reliable numerical model of corrugated board packaging is presented.

Słowa kluczowe

PL

tektura falista; homogenizacja; metoda elementów skończonych; opakowania papierowe

EN

corrugated board; homogenization; finite element method

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Papierniczy
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 70, nr 4
• Strony: 219--222
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Garbowski T.

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

autor

Jarmuszczak M.

• TFP Sp. z o.o., Dziećmierowo, ul. Katowicka 26, 62-035 Kórnik

Bibliografia

• 1. TetraPak (http://www.tetrapak.com/pl).
• 2. TFP Sp. z o.o. (http://tfp.com.pl/).
• 3. IKEA (http://www.ikea.com/pl/pl/).
• 4. Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Cardboard_Cathedral).
• 5. Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Cardboard_bicycle).
• 6. Hill R.: “A theory of the yielding and plastic flow in anisotropic metals”, Proc. Royal Soc. 193, 281-297 (1948).
• 7. Hoffman O.: “The brittle strength of orthotropic materials”, J. Composite Mat. 1, 200-206 (1967).
• 8. Burzyński W.: “Studium nad hipotezami wytężenia”, Nakładem Akademii Nauk Technicznych, Lwów 1928.
• 9. Tsai S.W., Wu E.M.: “A general theory of strength for anisotropic materials”, J. Composite Mat. 5, 58-80 (1971).
• 10. Castro J., Ostoja-Starzewski M.O.: „Elastoplasticity of paper”, Int. J. Plasticity 19, 2083-2098 (2003).
• 11. Makela P., Ostlund S.: “Orthotropic elasticplastic material model for paper materials”, Int. J. Solids Structures 40, 5599-5620 (2003).
• 12. Xia Q.S., Boyce M.C., Parks D.M.: “A constitutive model for the anisotropic elasticplastic deformation of paper and paperboard”, Int. J. Solids Structures 39, 4053-4071 (2002).
• 13. Harrysson A., Ristinmaa M.: “Large strain elasto-plastic model of paper and corrugated board”, Int. J. Solids Structures 45, 3334-3352 (2008).
• 14. Baum G.A., Habeger C., Fleischman H.: “Measurement of the orthotropic elastic constants of paper”, IPC technical paper series number 117, 1981.
• 15. Garbowski T., Maier G., Novati G.: “On calibration of orthotropic elastic-plastic constitutive models for paper foils by biaxial tests and inverse analyses”, Struc. Multidisciplinary Optimization 46, 111-128 (2012).
• 16. Maier G., Buljak V., Garbowski T., Cocchetti G., Novati G.: “Mechanical characterization of materials and diagnosis of structures by inverse analyses: some innovative procedures and applications”, Int. J. Comutational Methods, w druku.
• 17. Lorentzen-Wettre (http://www.lorentzenwettre.com).
• 18. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L.: “The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics”, Butterworth-Heinemann, 2005.
• 19. Crisfield M. A.: “Non-Linear Finite Element Analysis of Solids and Structures”, Wiley, 1996.
• 20. de Souza Neto E.A., Peric D., Owen D.R.J.: “Computational Methods for Plasticity: Theory and Applications”, Wiley, 2008.
• 21. Allaoui S., Benzeggagh M.L., Aboura Z., Talbi N.: “Elastic behaviour of corrugated cardboard: experiments and modeling”, Composite Struc. 63, 53-62 (2004).
• 22. Quesnel T., Buannic N., Cartraud P.: “Homogenization corrugated core sandwich panels”, Composite Struc. 59, 299-312 (2003).
• 23. Biancolini M.E.: “Evaluation of equivalent stiffness properties of corrugated board”, Composite Struc. 69, 322-328 (2005).