蜂窝纸板和多层瓦楞纸板是常用的纸质缓冲吸能材料。面外压缩载荷作用下的蜂窝纸板和平压载荷作用下的多层瓦楞纸板,其载荷-位移曲线上均出现一段较长的应力平台,结构在近乎恒定的载荷下持续稳定的变形,耗散大量的冲击能量,从而能在跌落冲击等突发事故中保护产品。蜂窝纸板和多层瓦楞纸板的缓冲吸能特性除受到原纸材料力学性能和结构相对密度的影响外,还与环境相对湿度及加载速率等因素有关。研究这两种材料在不同相对湿度下的能量吸收特性及其应变率效应已成为该领域的研究热点,因此也是本文的研究重点。本文采用实验研究与理论分析相结合的方法,系统研究了两类纸质结构型材料在不同湿度环境和不同初始应变率下的能量吸收性能、吸能机理及应变率效应,并将两种材料的能量吸收性能进行了比较。对蜂窝纸板和多层瓦楞纸板在不同环境湿度和不同初始应变率下的压缩特性进行了广泛的试验研究。选取了3种典型蜂窝纸板和8种常用瓦楞纸板多层结构,分别在6组环境湿度条件(温度23℃,相对湿度分别为40%,50%,65%,75%,85%和95%)和6组初始应变率条件(8.3×10-4,5.0×10-3,3.3×10-2,6.1×101,8.6×101和1.1×102s-)下进行压缩试验,通过对实验数据的分析,总结了这两种纸质能量吸收结构缓冲吸能特性随相对湿度和初始应变率的变化规律：在实验所涉及的环境湿度和初始应变率条件下,蜂窝纸板和多层瓦楞纸板的平台应力与单位体积吸收能量均随厚跨比(蜂窝胞壁厚度与胞元边长之比t/l；瓦楞胞壁厚度与瓦楞跨度之比tc/λ)的减小而减小；蜂窝纸板的平台应力和能量吸收能力在相对湿度大于75%时随相对湿度的增加而显著下降,低于75%时则对相对湿度的变化不敏感；而多层瓦楞纸板的平台应力和能量吸收性能随相对湿度的增加持续小幅减少；蜂窝纸板和多层瓦楞纸板在中等应变率作用下的平台应力和单位体积吸收能量较之准静态压缩均有较大提高,表现出一定的应变率效应。所有这些试验研究都是深入分析结构能量吸收机制、构建能量吸收模型的基础。建立了能够预测蜂窝纸板在不同环境湿度下平台应力的理论模型。该模型是以蜂窝胞壁厚跨比、胞壁材料在标准测试环境下(温度23℃,相对湿度50%)的屈服强度以及环境相对湿度为控制参量的简单函数；实验研究了不同厚跨比蜂窝纸板在不同湿度下的轴向压缩特性和平台应力,并将平台应力实验值与模型预测值进行比较。实验值与预测值良好的一致性验证了本模型的准确性。该模型可用于预测蜂窝纸板在实际物流环境条件下的平台应力。建立了多层瓦楞纸板首层压溃应力理论预测方程,该方程是以瓦楞厚跨比和瓦楞芯纸屈服强度为控制参量的简单函数；将该模型与次屈服模量-瓦楞跨度经验公式相结合,得到多层瓦楞纸板应力平台曲线预测方程。在此基础上,考虑环境湿度对瓦楞芯纸屈服强度的影响,建立能够预测多层瓦楞纸板在不同环境湿度下应力平台曲线的理论模型。对蜂窝纸板和多层瓦楞纸板的材料力学行为进行简化,基于简化材料模型对两种材料的能量吸收能力进行分段建模,考虑相对湿度对蜂窝纸板和多层瓦楞纸板能量吸收能力的影响,建立了能够预测不同湿度下两种材料能量吸收过程的理论模型。每一阶段的吸能模型都是厚跨比、标准测试环境下胞壁材料屈服强度及环境湿度的简单函数。由该模型可得到蜂窝纸板和多层瓦楞纸板在不同湿度环境下的能量吸收曲线和最佳吸能点。模型化能量吸收曲线与实验曲线进行对比,两者良好的一致性验证了本文建立的吸能模型的准确性。该模型可用于蜂窝纸板和多层瓦楞纸板能量吸收结构的优化设计。考虑由于蜂窝胞元内部封闭的大量气体在受到剧烈压缩时产生的回复力对动态加载时蜂窝纸板平台应力的贡献,建立了蜂窝纸板动态平台应力预测模型。蜂窝纸板的动态平台应力是蜂窝胞元厚跨比及应变的函数,并随着应变的增加而增加。蜂窝纸板和多层瓦楞纸板具有可设计性强的优点,可以根据实际的物流环境和冲击工况选择最佳的结构构型和材质。能量吸收图为这种优化选择提供了系统有效的设计方法。本文基于大量的试验,绘制了蜂窝纸板和多层瓦楞纸板在不同湿度环境恒定压缩速率条件下的能量吸收图和恒定温湿度环境不同初始应变率条件下的动态能量吸收图。所绘制能量吸收图综合了材料密度、环境湿度和初始应变率等因素,可为包装设计人员合理选择结构的构型和基材材质提供参考。