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关键词:纸张;弹性模量;方法;优缺点
1前言:在材料力学范畴内,弹性模量的标准统一测试方法分为三大类。静态法,波传播法,动态法。其中每一大类下都对应许多针对不同材料提出的诸多方法。
2纸张弹性模量测量具体方法
2.1微分-区限变分法
2.2散斑打印测量法
天津商业大学贾佩星[2]及其团队提出了散斑打印技术在纸弹性模量测量中的应用,高质量散斑图的发展为此实验提供了技术支持,通过计算机更好的控制散斑图的质量,测量纸张的力学性能,基本操作过程变现为将散斑图打印在一张纸上,通过单轴拉伸,利用计算机数字图像测量其应变,并且将应变与应力进行多次拟合,最后得到纸张的弹性模量。此方法最大的好处在于克服了传统的接触性测试,由于纸本身柔软的特点,在测量中直接接触会产生不可控的人为误差,从而造成计算结果的精确度下降。因此,此方法同样的提高了测量的精确度。
2.3挺度仪测量法
江南大学杨嫣红[3]团队环保运输包装材料的性能研究一文中利用挺度与弹性模量的关系测定出了原纸的弹性模量,此环节实验采用的主要仪器为挺度仪,泰伯式挺度仪操作方便,计算简单,为当前国家测试标准。泰伯式挺度仪是根据力矩对中心转轴平衡原理设计。通过测试纸张弯曲至定角度时所需要的力或力矩,得到试样挺度值,然后通过欧拉公式计算原纸弹性模量。
2.4扬声器测量动态弹性模量
接下来的方法采用的又是一种不同于常理的测量方法,南京大学声学所杜学超[4]采用扬声器测量原纸的动态弹性模量,国际上也有较多的动态弹性模量的测量方法,例如挠曲弹性模量测量法,动磁式复弹性模量测试法,共振强迫震动法,光电法。而对于国际上的算法来说在国内并不是适用,取决于他们大多数依赖于高精尖的设备仪器,国内引进如果的首先在资金上就是大笔的消费,后期的维修及护理则更是麻烦。于是国内的扬声器发展则推动了这一研究的进行,从扬声器的纸盆中抽取试样,将试片固定,最后呈现的状态是一端铅定,一端自由,同时在固定的试样上粘贴导线,其后通过纸张的震动带动单线的运动,产生电动势,而另一根导线则是将产生的电动势放大饼产生频率曲线。最后根据图像上的数据第一反应出来的是中心频率与宽带,随后可计算其弹性模量。但此方法仍然存有诸多细节问题,首先在测量时需要测量多组数据,最后检出符合要求的一组。当采用高频震动时会产生非线性振动,而且固定装置有时会导致纸片的偏移。最大的问题则是在实验的过程中会有许多其他的声音干扰震动,最后在计算机呈现的图谱上会有许多其他杂峰的波形图像。
2.5能量法
2.6间接测量法
3结论与展望:以上就是目前来说比较具有代表性的对于纸张弹性模量的研究,总体来说或多或少都有自己的一些独特之处,在优缺点上也不尽相同,弹性模量在工程和科研中都显得尤为重要,所以在纸张弹性模量的测量方法改进以及创新上还有待深入,更精确的测得想要的数据。
参考文献:
[1]鄂玉萍李龙平.原纸弹性模量和屈服强度的测定方法[J].包装学报2015.01.0081674-7100
[2]贾佩星孙春丽散斑打印技术及其在纸弹性模量测量中的应用[J].包装工程2018.09.0341001-3563
[3]杨嫣红环保运输包装材料性能研究[D].无锡江南大学20038-10
[4]杜学超扬声器纸盆材料动态弹性模量的新测量方法[J].应用声学1998,17(2):26-30
[5]GibsonLJ,AshbyMF.多孔固体结构与性能[M]。北京:清华大学出版社,2003:132-137.
[6]胡开堂纸页的结构与性能[M]北京.中国轻工业出版社2006:10-11
[7]王习术材料力学行为试验与分析[M]北京.清华大学出版社2007:23
[8]谢一环纸张材料弹性模量与剪切模量的关系[D].温州浙江东方职业技术学院2012-08-01