Drop-weight impact behavior of paper under spherical impactors

Abstract

Paper yields non-linear and anisotropic mechanical properties which are difficult to determine. Its understanding of low velocity impact behavior is important for further applications such as punching and deformations during carrying. Commercial copy paper of 80g/m2 is widely used by the industry which is examined within this study. Steel balls with differing weights and diameters were used as drop weights. The effects of span area, number of paper layers and the impact position (edge effect) were experimentally determined.The increase of the free span area increases the energy absorption under impact through the enhanced spring effect of the paper material. As the position of the penetration approaches to the fixed edges, the energy absorption decreases. The highest energy absorption was observed around the center of the span area. The increase of the number of layers of paper almost linearly increases the energy absorption under impact

Kağıdın lineer olmayan ve anizotropik mekaniksel davranışından dolayı mekanik özelliklerini belirlemek zordur. Üretimden sonraki aşamalarda oluşabilecek deformasyonların anlaşılması için kağıdın düşük hızlı çarpma davranışının incelenmesi gerekmektedir. Bu çalışma kapsamında standart 80g/m2’lik kağıdın çarpma dayanımı deneysel olarak araştırılmıştır. Düşme testlerinde farklı ağırlıklardaki çelik bilyalar kullanılmıştır. Kağıdın serbest çarpma yüzey alanı, katman sayısı ve çarpmanın gerçekleştiği yerin konumunun (kenar etkisi) çarpma dayanımına etkileri belirlenmiştir. Serbest yüzey alanındaki artışın yay etkisi yaratarak enerji emişini artırdığı gözlemlenmiştir. Bilyanın çarptığı nokta sabitlenmiş kenara yaklaştıkça enerji emişi düşmektedir. En yüksek enerji emişi kağıdın merkezinde görülmüştür. Kağıdın katman sayısının artması enerji emişini lineer olarak artırmaktadır.