关键词：瓦楞纸箱；抗压强度；可靠性：安全系数
引言
在众多的纸包装材料中，瓦楞纸箱被公认为是最经济、实用和使用最广泛的。为保证被包装物品在仓贮、运输过程中不受损害，瓦楞纸箱的抗压能力是一个关键因素。长期以来，瓦楞纸箱的强度设计主要凭经验和抽样测试，缺乏必要的理论依据，其安全性衡准也主要是采取确定性的思想方法，使得设计结果带有很大的经验性和粗糙性。事实上，瓦楞纸箱的抗压强度受到原纸性能、瓦楞楞型、纸箱结构、制造工艺以及流通条件等诸多因素的影响，从本质上来说，这些影响因素大部分都具有随机变化的特性，含有大量的主观和客观不确定性。由于结构可靠性理论与方法能够更客观准确地反映外载荷和结构性能的变化特性对于设计结构的影响，因此引入可靠性概念研究受到大量不确定性因素影响的瓦楞纸箱强度设计问题是十分适当和必要的。本文试图在瓦楞纸箱抗压强度可靠性研究这一领域做一些探索和尝试性的工作。由于原材料、纸箱结构、制造工艺的多样性和复杂性，难以取得大量样本。为便于研究，选择武汉某企业生产的0201型c楞三层瓦楞纸箱为试验对象，通过试验测试，收集影响此类纸箱抗压强度的主要因素的统计数据，分析各个设计变量的统计特征；以纸箱承载达到其极限抗压能力作为失效模式，建立了瓦楞纸箱抗压强度可靠度计算模型。
1、瓦楞纸箱抗压强度试验测试
1.1试验对象
选择的试验对象是武汉某企业为妙士牛奶生产的0201型c楞三层瓦楞纸箱，箱子的几何尺寸为：3170×300×152mm，每个纸箱规定装20瓶500ml的牛奶。
1.2试验环境
温度：摄氏23度；湿度：89％。
1.3试验数据
选取制成牛奶纸箱的原纸，对其进行环压强度测试，测试标准式样的几何尺寸为：(152±5)×(12.7±0.1)mm；并对成形空箱进行压缩试验，测定出纸箱的抗压强度。试验数据如下： (单位：n)
面纸环压强度： 【192，193，194，195，196，197，198，200，200，205，206，206，207，207，208】
里纸环压强度： 【142，144，147，148，152，153，154，155，155，156，160，161，162，163，164】
芯纸环压强度： 【198，198，199，200，20l，204．，206，207，207，207，208，216，217，218，218】
纸箱抗压强度： 【2051.5，2118.2，2279.3，2356.6．2500.6，2604.4，2744.0，2833.72833.7．2967.1，3140.6，3366.7，3453.8，3528.6，3592.6】
2、瓦楞纸箱抗压强度的计算
根据原纸的环压强度计算出纸箱的抗压强度有许多公式，但较为简练实用的是凯里卡特公式。它适合于用来估算0201型纸箱的抗压强度。公制单位下的凯里卡特公式为：
r＝rx(4axz／z)2/3·z·j (1)
式中：axz－瓦楞常数，j－纸箱常数，z－纸箱周边长(cm)；r－瓦楞纸箱的抗压强度(n)；rx－单位长度瓦楞纸板原纸的综合环压强度(n／cm)。
对于三层瓦楞纸板，原纸综合环压强度计算公式为：
rx＝(r1＋r2＋rm×c)／15.2 (2)
式中：r1－面纸环压强度测定值(n)；r2－里纸环压强度测定值(n)；rm－芯纸环压强度测定值(n)；c－芯纸伸放系数。
根据凯里卡特公式，对于某一具体的纸箱，纸箱的抗压强度与原纸的综合环压强度之间呈线性关系，这一点与试验结果相符，但试验数据与凯里卡特公式的理论计算结果之间存在较大的误差(见图1所示)。
图1表明，试验对象的抗压强度与原纸综合环压强度之间的线性关系与凯里卡特公式不符，本文根据试验数据进行线性回归分析，得到两者之间的线性关系为：
r＝338rx－11849 (3)
将式(2)代入(3)中，将各常数合并，得到试验纸箱的抗压强度计算公式为：
r＝22.24(r1＋r2)＋32.84rm－11849 (4)
在可靠性分析中，结构材料或元部件的强度分布模型通常选为正态分布或weibull分布模型。本文假定面纸、里纸、芯纸的环压强度均服从正态分布，由试验数据可计算出它们的统计特征值(见表1)。