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缓冲材料的结构对其缓冲性能有重要影响。随着产品包装要求日益提高,对缓冲结构的要求也越来越高,促使专家学者探索缓冲性能更优良的缓冲结构。近年来,对常用的蜂窝、瓦楞等结构的改良一直在开展,同时越来越多的研究者对其他领域所研究的多孔结构用做缓冲包装结构时的缓冲性能也进行了许多探究。本文利用有限元法对Weaire-Phelan缓冲结构进行动力学分析,同时与Kelvin缓冲结构和蜂窝缓冲结构的分析结果进行对比,为Weaire-Phelan缓冲结构的设计提供参考。本文选择Weaire-Phelan缓冲结构作为研究对象,开展了以下工作:首先建立其CAD模型,制作出3D打印制品。其次采用有限元法对Weaire-Phelan缓冲结构进行分析。对有限元分析中所用橡胶材料进行单轴压缩试验,得到相关材料参数。设计两种胞元密度的Weaire-Phelan缓冲结构并建立其有限元模型,其中模型体积基本相同、用料体积一致,对它们在三种质量、三种高度时的跌落冲击情况进行对比分析。研究表明Weaire-Phelan缓冲结构跌落冲击的过程与常见多孔结构变形过程类似;该缓冲结构会随初始应变率的增加力学性能增强;但跌落质量对该缓冲结构初始应力峰值和平台应力几乎没有影响;胞元密度较大的缓冲结构具有较大的平台应力,但吸能性能略有降低。最后对比研究Weaire-Phelan、Kelvin和蜂窝缓冲结构的缓冲性能。在整个压缩过程,Weaire-Phelan和Kelvin缓冲结构是底部到顶部和顶部到底部双向渐进叠缩的压溃过程,而蜂窝缓冲结构的压溃模式呈现为逐渐依次折叠;相比Weaire-Phelan缓冲结构,蜂窝和Kelvin缓冲结构胞壁中部向内凹陷明显。对比三种缓冲结构的应力-应变曲线可得到,三者跌落冲击力学行为受初始应变率影响较大;在线弹性阶段,蜂窝缓冲结构具有最大应力峰值,而进入平台阶段后,Weaire-Phelan缓冲结构出现最大平台应力。对比研究三种缓冲结构的能量吸收曲线,结果显示三者跌落冲击缓冲吸能特性受初始应变率影响较大。蜂窝、Kelvin和Weaire-Phelan缓冲结构的最佳吸能肩点依次逐渐向右上方移动,标准化能量和平台阶段时吸收相同能量所对应的标准化应力值也依次增加。这说明在模型体积基本相等、用料体积一致时,Weaire-Phelan缓冲结构具有更加优良的能量吸收特性和冲击承载能力。