Page 182 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

第 46 卷 第 6 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 46, No. 6
2026 年 6 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Jun., 2026

DOI：10.11883/bzycj-2026-0005

多层纸蜂窝结构的冲击吸能机制及包装缓冲应用 *

邓发杨 ，张晓晴 ，吴志斌 ，龙舒畅 ，杨 杰 2
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（1. 华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510641；
2. 中国商飞上海飞机设计研究院，上海 201210）
摘要： 在包装领域中，用于保护产品的蜂窝纸板用量设计大多依赖于经验，易造成浪费。基于多层纸蜂窝结构的
缓冲特性和脆值理论，构建了一套等厚约束下的包装结构快速设计方法。首先，通过静态压缩与动态冲击试验，获取
了不同构型蜂窝材料的力-位移曲线和能量吸收特性，同时结合数值模拟方法，揭示了不同构型在加载过程中的变形
模式与力学响应机制。基于试验所得的结构缓冲特性数据，实现多层蜂窝包装结构的快速参数化设计，并通过有限元
模型对设计方案的缓冲效果进行了数值验证。结果表明，在静压试验中，三层纸蜂窝结构的有效吸能比单层纸蜂窝结
构多吸收 65.1% 的能量，其应力-应变曲线呈现明显的多次平台应力区域，在冲击荷载作用下，三层纸蜂窝在受到小于
81.6 J 的能量冲击下，未进入致密段，而单层纸蜂窝结构在受到大于 53.8 J 的能量冲击下，出现力值陡增现象，多层纸蜂
窝结构在冲击下具备更优的吸能特性。基于脆值和试验所得多层蜂窝结构的缓冲特性进行结构包装逆向设计，在有
限元模型中进行验证，证明了设计方法的有效性。与现有蜂窝包装结构设计方法相比，该方法具备更高的效率和准确
性，在缓冲包装结构设计和其他冲击领域中具备一定前景。
关键词： 多层纸蜂窝结构；缓冲性能；脆值；包装设计
中图分类号： O347; V214.6 国标学科代码： 13015 文献标志码： A

Impact energy absorption mechanism and packaging cushioning application
of multilayer paper honeycomb structure

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DENG Fayang , ZHANG Xiaoqing , WU Zhibin , LONG Shuchang , YANG Jie 2
（1. School of Civil Engineering and Transportation, South China University of Technology,
Guangzhou 510641, Guangdong, China;
2. COMAC Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 201210, China）

Abstract: In the field of packaging design, the use of paper honeycomb structures largely relies on empirical experience,
which often results in material waste. This study develops a rapid design method for packaging structures based on the fragility
theory, under equal thickness constraints, utilizing the buffering characteristics of multi-layer paper honeycomb structures. By
conducting static compression and dynamic impact tests, the force-displacement curves and energy absorption characteristics
of different honeycomb configurations were obtained. Simultaneously, numerical simulation methods were used to reveal the
deformation modes and mechanical response mechanisms of various configurations during the loading process. Based on the
structural buffering characteristic data obtained from the experiments, a rapid parametric design of multi-layer honeycomb
packaging structures was achieved, and the buffering performance of the design scheme was verified through finite element
models. The results show that in the static compression test, the triple-layer paper honeycomb absorbs 65.1% more energy than
the single-layer paper honeycomb structure, and its stress-strain curve exhibits multiple distinct plateau stress regions. Under

* 收稿日期： 2026-01-05；修回日期： 2026-03-16
第一作者： 邓发杨（2001－ ），男，硕士研究生，202320107256@mail.scut.edu.cn
通信作者： 吴志斌（1984－ ），男，硕士研究生，研究员，wuzhibin@comac.cc
龙舒畅（1989－ ），男，博士，副教授，longsc@scut.edu.cn

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