最大压力和接触时间内变化

1分析ZD刚度测量

在图8中，可以看到一点处ZD刚度测量的数据。显示的数据

是探针在同一点反弹五次的压力和位置测量值。这个

第一次反弹具有最大的能量，并且在纸板中形成最大的压痕。第一次反弹

用于计算纸板的ZD刚度。

图8：一个ZD的压力-位移图

测量点。

图9：近似刚度计算的斜率（红色）

显示为红色。

从图中可以看出，纸板的响应在装载开始时不是线性的。这个

刚度在加载开始时低于加载之后。较低的刚度是由表面粗糙度引起的

纸板材料。[12]

为了近似地确定纸板的刚度，探针之后的斜坡的倾斜

计算反弹，如图9所示。这是针对ZD测试仪数据中的每个点进行的

计算平均刚度。

材料|13

3.2打印表格

选择印刷形式以实现尽可能大的压力脉冲差异，同时仍然

不在汽缸直径的IGT F1规范之外。如第2.2节所述，材料

影响压力脉冲的印刷形式的特性是厚度和剪切模量

肖氏硬度值越大，剪切力越大

模量，因此选择的印刷形式在厚度和硬度上的差异与

可以实现尽可能明显不同的压力脉冲。打印之前的表格

安装在印刷滚筒上，如图10所示。

图10：用于校准的打印表格和试件

印刷形式均为来自nyloflex生产线的Flintgroup产品，基材为

聚酯薄膜。表2中列出了每种打印形式的一些材料特性。产品数据

表见附录A-C。

表2：所选印刷形式的厚度和硬度。

板材厚度[𝑚𝑚] 硬度(𝑆ℎ𝑜𝑟𝑒 𝐴)

红色5.5 26

绿色2.84 54

蓝色1.1478

使用Lohmann的泡沫胶带将打印表格安装到打印滚筒上

“DuploFlex 5.4”。

打印和测量|14

4打印和测量

4.1压力测量

如引言所述，本文的目标是测量接触压力和接触时间

在IGT F1实验室印刷机和纸板试件之间。压力测量值

使用具有传感器5040的Tekscan系统进行。4.1.1所需压力脉冲

为了分离最大接触压力和接触时间，需要不同的压力脉冲。

目标是获得三个脉冲，其中接触时间是恒定的，但最大压力是

变化，以及三个脉冲，其中最大压力是恒定的，但接触时间是变化的。

这些压力脉冲的所需形状如图11所示。

图11：在最大压力和接触时间内变化的六种所需形状的压力脉冲。

4.1.2联系时间

印刷形式的一个点和基底上的对应点之间的接触时间为

确定为压力脉冲的宽度除以衬底的速度。

但是，要减少油墨分裂对油墨密度和斑点的影响。相同的速度设置

用于所有打印运行。这意味着接触宽度与接触时间成比例

对于所有的压力脉冲。因此，取而代之的是在数据中显示接触宽度。

打印和测量|15

4.2 Tekscan注意事项

I-scan是由Tekscan开发的压力映射系统。该系统由一个I-scan手柄和

薄膜传感器。在本文中进行的测量中使用的传感器是“压力

映射传感器5040”。该传感器共有1936个传感器元件，制造商表示

作为“感官”。Sensels是边长为1.016的二次型𝑚𝑚. 感官在

a 44𝑥44矩阵，这给出了整个传感器矩阵的边为44.704𝑚𝑚.

图12:Tekscan压力标测传感器5040。

如图12所示，传感器由44行和44列细导线组成，

在这些导线相交的地方，它们形成一个Sensel。当法向力施加到这些交点上时

组成Sensel的两条导线之间的电阻降低，从而产生数字输出

来自Sensel。传感器报告的数字输出是电阻的反向相对标度

范围为0-255，其中0是大的正常电阻，255是最低电阻。这个

传感器具有不同的灵敏度设置，可以在I-scan软件中更改，在

这篇论文是“Mid-1”设置，这是最高灵敏度设置，可以在没有

一些Sensel在实验期间达到它们的最大输出值。

该数字输出在I扫描软件中报告，每个Sensel的频率为100𝐻𝑧. 这个

Tekscan手柄串行测量每个Sensel的电阻，即一次测量一个。这意味着

从第一次和最后一次Sensel读取报告的数据具有0.01的延迟𝑠.

4.2.1规范化

在实验中测量压力时，传感器中的每个Sensel都必须输出相同的值

以获得均匀施加的压力。但是，传感器不会在每个Sensel中报告相同的输出

由于制造不准确和Sensels在

重复加载。这个问题通过Sensels的归一化来解决，归一化通过

在传感器的整个感测区域上施加均匀的压力。的平均输出值

然后计算Sensel，并为每个Sensel计算增益，增益是乘以

Sensel的输出等于传感器中所有Sensel的平均值。

制造商Tekscan建议使用“平衡装置”进行标准化

由Tekscan提供，该设备不可用于该项目，因此另一种方法可以规范化

必须设计Tekscan传感器。

通过压缩夹在

聚合物泡沫材料片，然后通过施加恒定的

ZwickRoell Z005万能试验机（UTM）中的变形率。测试设置如所示

图13。然后在泡沫材料旋转90度的情况下重复归一化，以验证

材料中的不规则性没有引起任何压力尖峰。