材料的屈曲应力和皱纹测试，特别是纸板和瓦楞纸板

屈曲应力是指结构构件（例如柱、板、壳或面板）突然失去稳定性并发生横向变形（屈曲）而非继续沿轴向压缩的临界压缩应力。这种失效模式通常发生在远低于材料屈服强度或抗压强度的应力水平下，尤其是在薄壁结构中。

对于薄片或板材（通常用于包装材料），这涉及在屈曲、压缩、弯曲或组合载荷作用下发生的面外挠曲。

折痕测试评估材料（尤其是纸板或瓦楞纸板）在折叠时形成可控、耐用折痕的能力，避免开裂或过度损坏。折痕测试旨在人为地制造一条折痕线，用于包装（例如纸箱、纸盒）的折叠。主要测试项目包括：

• 测量皱纹刚度或恢复力（例如，保持 90 度皱纹或 15 度弯曲所需的力）。
• “BS 6965-1 纸板的折叠性能 - 确定 90 度折叠恢复率的方法”。

皱纹会在受压面板或箱体中造成局部薄弱点、几何缺陷或刚度降低，从而引发或导致屈曲。

在瓦楞纸板包装中，纸箱（例如普通瓦楞纸箱）的边缘和盖子上会形成折痕。这些折痕会起到初始缺陷或铰链线的作用，降低侧板在自上而下压缩下的临界屈曲载荷。

对瓦楞纸板进行的研究表明：

• 由于正交各向异性（机械方向和横向刚度不同），面板在弹性后范围内发生屈曲。
• 皱纹会降低局部弯曲刚度，导致过早屈曲或屈曲后挠曲，从而造成承载能力的不确定性。
• 尤其是在弯曲或压缩过程中，凹面处衬里（表面）的局部屈曲通常会在整体失效之前发生。

实验面板压缩试验揭示了载荷-位移曲线，表现出明显的屈曲行为：最初为线性响应，随后出现非线性屈曲后行为，直至材料失效。

模拟（传统芯片式）和数字折叠方法都会影响结果：

• 数字折叠可以改变边缘抗压强度、剪切刚度、弯曲刚度和箱体整体抗压强度。
• 额外的或结构不良的折叠会导致屈曲，从而显著降低抗压强度。

在一项针对瓦楞板进行的详细研究中：

• 分析模型估计临界屈曲载荷约为 958 N，而实验结果约为 814 N（由于折叠和非线性纸张行为等缺陷）。
• 屈曲后的行为会适应曲线，失效通常是由于内衬应力达到极限所致。

折叠质量还与折叠过程中的层间分离有关，从而在折叠区域产生类似层状屈曲的行为。

常见的用于检测包装褶皱和皱纹的测试方法包括：

• 边缘压碎试验：测量垂直于凹槽方向的抗压强度；该试验结果受皱纹影响。
• 箱体压缩试验：评估箱体在荷载作用下的完全屈曲情况；折痕会降低承载能力。
• 面板弯曲试验：这些试验压缩简支的带槽面板，以检验弯曲和褶皱的影响。
• 皱纹恢复/刚度测试：测量折叠质量并间接影响抗屈曲能力。

屈曲/起皱相互作用在汽车涂料中也很重要。例如，根据某些标准（如“EN 4214 航空系列 - 铝合金 AL-P7010-T651”标准变体）进行屈曲应力/起皱测试，以评估变形下的附着力。

一般来说，了解屈曲应力有助于预测包装性能，而皱纹测试则可确保折叠的可靠性。皱纹控制不佳会加速实际堆垛/搬运过程中的屈曲失效，并通过加剧面板变形或局部衬垫不平衡来降低纸箱强度。

屈曲应力测试非常重要，因为屈曲是一种非常危险且隐蔽的损伤类型。

• 它发生得很突然。
• 这种情况发生在远低于材料正常强度（屈服强度/抗压强度）的应力下。
• 一旦开始屈曲，结构就会很快失去几乎所有的承载能力。
• 即使在屈曲后施加很小的额外载荷，也可能导致大的、不可预测的变形。

进行扭伤检查的最重要原因如下：

• 安全措施能够防止灾难性的突发坍塌。如果忽视安全，现实世界的后果将是建筑物、桥梁、塔架、起重机和货架的倒塌。土木工程和结构工程等领域尤其需要重视安全。
• 失效发生的时间远早于预期。如果忽视这一问题，实际后果是柱子会在达到其材料强度的20%至40%时断裂。柱子、支撑结构、薄墙和面板等部位通常是关键区域。
• 常规应力分析无法检测屈曲。如果忽略屈曲，实际后果——线性静态分析结果偏差很小——仍然会导致屈曲。几乎所有薄壁受压构件都是需要重点关注的典型区域。
• 失效前几乎没有任何预警信号。如果忽视这些信号，实际后果是：在坍塌之前不会发生明显的永久性变形。航空航天、汽车底盘和仓储货架等领域尤其需要重视这个问题。
• 对于细长高耸的结构而言，这一点至关重要。如果忽视这一点，实际后果是：结构越长、越细、越高，危险性就越大。典型的关键领域包括塔架、桅杆、长臂、薄壳结构和板状结构。
• 在包装（尤其是纸箱）中，这一点至关重要。如果忽略这一点，实际后果是纸箱在堆垛过程中会塌陷，导致产品损坏。瓦楞纸箱、托盘堆垛和货架包装等都是需要特别注意的典型领域。
• 它能节省大量资金。忽视它会造成实际后果，既能避免过度设计，也能避免设计不足。它在所有行业（航空、汽车、包装、建筑）都至关重要。

多年来，凭借我们经验丰富的专业团队，我们始终关注客户需求，提供先进的测试服务，并协助客户建立、实施和改进管理体系。在此基础上，我们也为企业提供屈曲应力测试和弯曲测试服务。