Page 185 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

第 46 卷 邓发杨，等： 多层纸蜂窝结构的冲击吸能机制及包装缓冲应用 第 6 期

b 表 1 纸蜂窝结构信息
Table 1 Structural parameters of paper honeycombs
a 纸蜂窝结构 a×b×t 构造/mm
单层纸蜂窝 100 mm×100 mm×30 mm 30
t
双层纸蜂窝 100 mm×100 mm×30 mm 10+20
图 2 纸蜂窝试件 三层纸蜂窝 100 mm×100 mm×30 mm 10+10+10
Fig. 2 Specimens of paper honeycomb structure

1.2 纸张材料准静态拉伸试验

为获得纸蜂窝结构中芯纸与面纸的材料力
学性能参数，对纸张试件进行准静态拉伸试验， Universal testing machine
如图 3 所示，试验使用的仪器为电子万能材料试 Grip
Camera
验机，使用的纸张试样为长条形，尺寸为 180 mm×
15 mm×0.23 mm，有效拉伸段长 150 mm，加载速
率设为 9 mm/min。试验过程中，使用数字图像 Light source
相关技术（digital image correlation，DIC）获得试
件的表面应变场，图像处理后得到泊松比，且断
裂位置位于试样中部，证明了试验的合理性，如 图 3 纸张拉伸试验
图 4 所示。 Fig. 3 Quasi-static tensile test setup
选取 3 组有效数据中最稳定的应力-应变曲
线，如图 5 所示。观察图 5 发现，蜂窝芯纸的强度远低于面纸，其失效应变大于面纸。这是因为在多层纸
蜂窝结构的面外压缩（静压和冲击）过程中，芯材的稳定压溃是主要的能量吸收机制。面纸（面板）和层
间黏合剂的作用至关重要，它们必须提供足够的约束刚度和黏结强度，以防止各层结构在压溃过程中发
生过度且不均匀的局部屈曲或层间分离。只有在结构保持完整性和协同变形的情况下，才能确保结构
稳定的能量吸收。

Strain 35
0.08 Core paper
0.07 28 Face paper
0.06 21
0.05 Stress/MPa
0.04 14
0.03
7
0.02
0.01
0 0 0.006 0.012 0.018 0.024 0.030
t=0 s t=10 s t=20 s t=30 s Strain
图 4 纸张拉伸应变场 图 5 纸张应力-应变曲线
Fig. 4 Strain field distribution during paper tensile testing Fig. 5 Tensile stress-strain curves of paper

纸张材料的单轴拉伸应力-应变曲线表现出强烈的非线性，本文采用割线弹性模量来表征材料的平
均刚度。该模量通过计算曲线上特定应变点与原点连线的斜率来确定。屈服强度为该平行线与非线性
应力-应变曲线的交点所对应的应力。泊松比通过 DIC 获得的横向应变与轴向应变的比值计算得到。断
裂强度为曲线所达到的最大应力点，具体力学性能参数见表 2。

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