Page 187 - 《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

w δ
E A = Pdx (4)
0
δ 为对应的纸蜂窝结构面外压缩位移，P 为结构压缩力。
式中：
能量吸收效率（η）是结构在厚度方向冲击时，单位体积的变形能与应力之比，即结构以塑性变形方
式耗散能量而不发生过度密实或早期破坏的能力指标：
w
ε D
σ(ε)dε
η = E f (ε D ) = 0 (5)
σ D
式中：ε 为能量吸收效率曲线中的压缩应变，σ 为压缩应变对应的压缩应力。
D
D
对试验所得的力-位移数据进行处理得到图 8，由图 8(a) 可以发现，曲线在最小应力区域出现震荡，
是由于蜂窝结构进入了平台段，蜂窝结构开始经历蜂窝壁的折叠和塑性变形过程；且相同加载条件下，
在未达到密实段之前，相同应变下，多层蜂窝的累计变形能最大，缓冲系数最小，其缓冲性能最好 [23] 。由
图 8(b) 可以发现，三层纸蜂窝结构的能量吸收效率达峰值后，最先下降，即相同压缩应变下最先进入致
密段，单层纸蜂窝则最晚进入致密段。虽然三层纸蜂窝最先进入致密段，但在图 8(c) 中，其有效吸能仍远
高于其他两种结构。由图 8(d) 可发现，单层蜂窝的致密位移、弹性模量高于双层和三层蜂窝结构，三层
蜂窝的峰值力、平台力和有效吸能均远优异于单、双层蜂窝结构，在包装运输或货物堆放中更占优势。

190 0.80

Single-layer honeycomb Single-layer honeycomb
Double-layer honeycomb Double-layer honeycomb
152 Triple-layer honeycomb 0.64 Triple-layer honeycomb
Cushion factor 114 Effective energy absorption 0.48

0.32
76
38 0.16

0
0.07 0.14 0.21 0.28 0.35 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Compressive stress/MPa Compressive strain
(a) Cushion factor vs. compressive stress (b) Effective energy absorption
42.5 Densification displacement/mm Single-layer
Single-layer honeycomb 22.3 honeycomb
Energy absorption efficiency/J 25.5 Maximum force/N 2 531 2 035 12 22 21.2 29.9 35 Energy absorption efficiency/J Triple-layer
Double-layer honeycomb
Double-layer
34.0
Triple-layer honeycomb
honeycomb
honeycomb
21.8
2 435
17.0
850
17
8.5
24
1 530
0 5 10 15 20 25 Elastic modulus/MPa 1 300 Plateau force/N
Displacement/mm
(c) Energy absorption efficiency (d) Comprehensive performance evaluation
图 8 不同构型蜂窝结构的准静态压缩性能表征对比
Fig. 8 Comparison of quasi-static compression performances among different honeycomb configurations

1.4 纸蜂窝结构落锤冲击试验
为探究多层纸蜂窝结构在冲击载荷下的吸能与缓冲能力，依据 GB/T 8167—2008《包装用缓冲材料
动态压缩试验方法》，采用落锤冲击装置。试验通过在特定释放高度下施加不同质量的锤头（即不同冲

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