Digitala Vetenskapliga Arkivet

Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
A comparative investigation of Finite element models to evaluate paperboard packaging performance
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Engineering Mechanics.
2026 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
En jämförande undersökning av finita elementmodeller för utvärdering av kartongförpackningars prestanda (Swedish)
Abstract [en]

Paper and paperboard offer several advantages as packaging materials, but tofully realize their potential, modern computational methods are used to aidinformed design solutions and process development. These models, however,are often computationally expensive and require large computer clusters toachieve high-fidelity results. Therefore, this thesis aims to analyze the mainfailure mechanisms of paperboard packaging using efficient, commerciallyavailable finite element analysis models with varying material properties.

Most models presented in this work use varying material formulations andsingle-layer shell elements to reduce computational cost. A cohesive zonemodel with two shell layers was also investigated to introduce delaminationbehavior. At least one model for each governing failure mechanism (tearingand delamination) predicted the corresponding mechanical behavior withreasonable accuracy. However, some aspects will require more sophisticatedmodels to accurately model damage propagation. Overall, the findingsdemonstrate that simplified finite element models can reduce computationalcost, thereby enabling more accessible investigations of material propertiesand providing tools to substantiate the mechanical performance of packagingsolutions

 

Abstract [sv]

Papper och kartong erbjuder flera fördelar som förpackningsmaterial,men för att utnyttja deras fulla potential används beräkningsmetoderför att stödja välgrundade designlösningar och processutveckling. Dessamodeller är dock ofta beräkningsmässigt tunga och kräver vanligtvis storadatorkluster för att uppnå resultat med hög noggrannhet. Därför, är syftetmed detta examensarbete att analysera de huvudsakliga brottmekanismernahos kartongförpackningar med hjälp av effektiva och kommersiellt tillgängligafinita element-modeller med olika materialegenskaper.

De flesta modeller i detta arbete använder olika materialformuleringar ochskalelement i ett och samma skikt för att minska beräkningsomfånget. Enkohesiv zonmodell med skal i två lager undersöktes också för att introduceradelamineringar. Minst en modell för varje huvudsaklig brottmekanism,rivning och delaminering, förutspådde det motsvarande mekaniska beteendetmed tillräcklig noggrannhet. Vissa aspekter kommer dock att kräva meravancerade modeller för att skadebeteendet ska kunna modelleras korrekt.

Sammanfattningsvis visar resultaten att förenklade finita element-modellerkan minska beräkningsmängden och därmed möjliggöra mer tillgängligaverktyg för att på ett mer effektivt sätt analysera hur materialegenskaperpåverkar förpackningars mekaniska prestanda.

Place, publisher, year, edition, pages
2026.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2026:343
Keywords [en]
Solid Mechanics, Finite Element Analysis, FEA, CAE, Shell Element, Paperboard, Multi-ply Paperboard, Delamination, Tear, Failure Mechanisms
Keywords [sv]
Hållfasthetslära, FEM, Kartong, Flerskiktskartong, Delaminering, Rivbrott
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-384357OAI: oai:DiVA.org:kth-384357DiVA, id: diva2:2081804
External cooperation
Billerud
Supervisors
Examiners
Available from: 2026-06-30 Created: 2026-06-30 Last updated: 2026-06-30Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(19959 kB)60 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 19959 kBChecksum SHA-512
5552524f9b1ed9e0de44de1e25914ed6223849d97694e172ecb4bf68bfc2336e4d7ab7683aea75824d9c75318feab1a68a42aea60d00978d11202521c33cdfe4
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Engineering Mechanics
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 1058 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf