Issue |
Mechanics & Industry
Volume 13, Number 3, 2012
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Page(s) | 175 - 184 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/meca/2012013 | |
Published online | 16 November 2012 |
Finite-element simulation with a homogenization model and experimental study of free drop tests of corrugated cardboard packaging
Simulation par éléements-finis avec un modèle d’homogénéisation et étude expérimentale de tests de chute libre d’emballages en carton ondulé
1 Universitéde Laghouat,
03000
Laghouat,
Algérie
2 Université de Reims
Champagne-Ardenne, GRESPI/Matériaux, Procédés et Systèmes d’Emballage, UFR Sciences, Moulin de la
Housse, BP 1039,
51687
Reims,
France
3 Université Djillali Liabès de
Sidi-Bel-Abbès, BP
89, 22000
Sidi-Bel-Abbès,
Algérie
a Corresponding author:
boussad.abbes@univ-reims.fr
Received:
15
July
2011
Accepted:
4
June
2012
This paper presents experimental and numerical studies of drop tests of corrugated cardboard packaging containing different foam cushions. An efficient homogenization model for the corrugated cardboard has been developed. In our homogenized model, the corrugated cardboard is represented by a 2D plate. Instead of using a local constitutive law (relating the strains to the stresses) at each material point, the homogenization gives the global rigidities (relating the generalized strains to the resultant forces) for the equivalent homogeneous plate. This model was implemented into the FE software ABAQUS. The foam behaviour was experimentally determined and modelled using a crushable foam model of ABAQUS. The packages are tested in free fall from a given height on a rigid floor. The deceleration of the packed product was recorded using a triaxial accelerometer. The numerical results obtained using the FE simulation with the homogenized model agree well with the experimental results. We have also shown that the contribution of the corrugated cardboard box to the shock response could not be neglected in the design of cushioning package.
Résumé
Cet article présente une étude expérimentale et numérique d’essais de chute libre d’emballages en carton ondulé contenant différents calages en mousse. Un modèle d’homogénéisation efficace pour le carton ondulé a été développé. Dans notre modèle homogénéisé, le carton ondulé est représenté par une plaque 2D. Au lieu d’utiliser une loi de comportement locale (reliant les déformations aux contraintes) à chaque point d’intégration, l’homogénéisation conduit aux rigidités globales (reliant les déformations généralisées aux forces résultantes) pour la plaque équivalente homogène. Ce modèle a été implémenté dans le logiciel ABAQUS. Le comportement de la mousse a été déterminé expérimentalement et modélisé avec un modèle de mousse déformable d’ABAQUS. Les emballages sont soumis à des tests de chute libre d’une hauteur donnée sur un sol rigide. L’accélération du produit emballé a été enregistrée en utilisant un accéléromètre triaxial. Les résultats numériques obtenus en utilisant la simulation avec notre modèle homogénéisé concordent bien avec les résultats expérimentaux. Nous avons également montr`´e que la contribution de la caisse en carton ondulaé la réponse au choc ne pouvait pas être négligée dans la conception des calages.
Key words: Drop tests / corrugated cardboard / homogenization model / finite-element simulation / foam cushions
Mots clés : Tests de chute / carton ondulé / modèle d’homogénéisation / simulation par éléments-finis / calages en mousse
© AFM, EDP Sciences 2012
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