The performance of paperboard materials in packaging application has been investigated and evaluated for a long time. This is because it plays a decisive role for product protection and decoration in packaging applications. Potential damages during transportation sometimes affect the consistency of the performance. Therefore, the capability of the material to resist these external disturbances was of interest. A multiply paperboard was chosen as the experimental material. The analysis conducted in this thesis aimed to reveal the tensile behavior in the cross-machine direction (CD) of the material against various kinds of local or global changes. The changes included global and local climate variations, cutouts, and regional weakening and strengthening, which were applied during the intervals between preloading and reloading. The digital image correlation (DIC) analysis computed the time-varying strain fields from the gray level information contained in the recorded videos of loading processes.  The generated strain fields were imported to post analysis. Comparison between comparable stages (two stages with the same average strain value from different loading sections) was considered as the scheme of isolating the influences of the changes and investigating them individually. The cosine image similarity method and the eigenface algorithm were used to validate this scheme, while the directional average calculation and the strain field compensation method were introduced to realize the isolation. The differences between the front and back outer plies of the paperboard sheets were detected as individual. Moreover, both global and local climate changes were affecting the strain distributions of the specimens proportionally on account of the moisture ratio within the material. In addition, the invisible mechanical weakening and strengthening were captured evidently with the analysis, which caused strain concentrations due to the uneven distribution of expansion capability. The relaxation and bending in unloading processes were two of the primary disturbing factors within all the deformed specimens, which were related to time and bending direction, correspondingly. / Egenskaperna hos kartongmaterial för förpackningstillämpningar har varit ett ämne att undersökning under lång tid. Detta för att dessa egenskaper spelar en avgörande roll som produktskydd och dekorativ utformning i mängde av tillämpningar. Potentiella skador under transport påverkar bland annat materialets tillförlitlighet och prestandard. Därför är det aktuellt att undersöka samt förstå materialets förmåga att motstå yttre störningar. Experimentmaterialet som användes bestod av en typ av flerskiktskartong. Analyser som utfördes i denna avhandling har syfte att identifiera de mekaniska förändringarna i materialets dragegenskaper i tvärsmaskin-riktningen (CD) på grund av olika lokala eller globala förändringar. Förändringarna innefattar både globala och lokala klimatvariationer, utskärningar, och lokala försvagningar samt förstärkningar. Dessa förändringar infördes vid intervallet mellan på- och avlastning. Den digital bildkorrelations analys (DIC) användes för att beräknade de tidsvarierande töjningsfälten från den grånivåinformationen i som registrerades med hjälp av inspelade videor under belastningen  Den genererade töjningsfälten importerades för vidare analys. Två tillstånd med liknande medelvärde av töjningsnivån från olika delar av belastningen jämfördes, detta för att isolera påverkan av förändringarna och undersöka dem individuellt. Två olika metoder för jämförelse av bilderna (cosine image similarity och eigenface algorithm) användes för att validera analysschemat, där riktning-medelvärdesberäkningar och töjningsfälts kompensations-metoden användes för att realisera dessa isoleringar. Enstaka skillnader upptäcktes mellan de främre och bakre ytskikten på kartongarken. Dessutom påverkades töjningsfördelningarna för proverna både av den globala och lokala klimatförändringar på grund av fukttillståndet i materialet. Vidare kan de osynliga mekaniska försvagningar och förstärkningar tydligt fångas med de utförda analyserna, vilket ledde till töjningskoncentrationers uppkomst på grund av det inhomogena expansions-förmåga hos arket. Relaxationen och böjningen vid avlastning relaterade till tid och böjningsförmåga var två av de primära faktorerna som påverkade analysens kvalité.

This thesis helps develop a material model for a novel Fiber Core SandwichSheet construction. A test method was used to determine the mechanicalproperties of the sandwich material. Standard three point bendingtests coupled with digital image correlation was used. Results wereextracted from the digital image data. These results supplemented thedevelopment and tuning of an FE model of the sandwich material. Conclusionswere drawn about the feasibility of the method in studying sucha material. / Denna avhandling genomfördes mot utvecklingen av en homogeniseradmaterialmodell för en ny sandwich-konstruktion med fiberkärna. En testmetodanvändes för att bestämma de mekaniska egenskaperna hos sandwichmaterialet.Testmetoden involverade trepunkts i kombination meddigital bildkorrelation. Resultaten extraherades från den digitala bilddatanvid genomförande av trepunkts. Dessa resultat användes utvecklingenav en FE-modell av sandwichmaterialet. Slutsatser drogs om tillämplighetenav metoden för att studera ett sådant material.

Denna rapport behandlar genomförandet av ett examensarbete på högskolenivå inom maskinteknik vid Högskolan i Borås. Examensarbetet har utförts hos SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut AB, enheterna SP Safety – Mechanical Research i Borås och Göteborg samt Food and Bioscience i Göteborg. Den största delen av arbetet har utförts vid sektionen Mechanical Research Göteborg. Målet med examensarbetet var att kombinera analys av experimentell bilddata från konfokalmikroskopi och mekanisk lastdata från en dragcell som gradvis deformerar ett polyuretanskum med modellering av skummets mekaniska egenskaper med hjälp av finita elementmetoder (FEM). Syftet var att bestämma elasticitetsmodul och Poissons tal. En viktig del av projektet var också att säkerställa hög repeterbarhet och möjliggöra vidareutveckling av metodiken genom att skapa rutiner för hur de olika delmomenten i arbetscykeln bäst utförs. Polyuretanskum, liksom många andra mjuka heterogena biomaterial saknar i dagsläget uppmätta eller beräknade mekaniska egenskaper. Därför finns potential för att den framtagna metodiken kommer till användning för att bestämma materialparametrar och analysera beteenden för fler av dessa material. Genom att bestämma materialparametrarna är det sedan möjligt att¬ utföra hållfasthetsberäkningar på sådana material, och korrelera materialparametrarna till processparametrarna vid tillverkningen för att optimera materialets egenskaper. Studien började med att ett prov av polyuretanskum placerades i en dragcell där det utsattes för en kraft så att det gradvis deformerades. Med hjälp av ett konfokalmikroskop kan hela deformationsprocessen följas i hög upplösning. De framtagna bildserierna analyserades sedan med hjälp av DaVis, en mjukvara som genomför så kallad digital image correlation-analys, med vars hjälp lokala förskjutningar kunde bestämmas. För att kunna utföra FEM-beräkningar delades materialstrukturen in i elementnät med hjälp av den fritt tillgängliga programvaran OOF2. Elementnät och förskjutningsdata importerades sedan till Matlab och insticksmodulen CalFEM. Med hjälp av CalFEM konstruerades en materialmodell med elasticitetsmodul och Poissons tal som inparametrar. Valideringskriterium användes för att säkerställa korrektheten i finita elementanalyserna. Elasticitetsmodulen bestämdes till 4.6 MPa och Poissons tal till 0.33 ± 0.06. Med tillgängliga data kunde inte modellen användas för att uppskatta båda parametrarna samtidigt. Poissons tal bestämdes genom manuell analys av bildserierna. Metodiken kan förbättras och vidareutvecklas genom att analysera fler provbitar för att ta hänsyn till lokala fluktuationer i materialstrukturen, samt avbilda provet i tredimensioner. Tredimensionell avbildning skulle också möjliggöra konstruktion av en tredimensionell beräkningsmodell av materialet. / This bachelor thesis deals with the implementation of a degree in mechanical engineering at the University of Borås. The thesis work has been conducted at SP Technical Research Institute of Sweden AB at the departments SP Safety – Mechanical Research in Borås and Gothenburg and Food and Bioscience in Gothenburg. The major part of the work has been done at the Mechanical Research department in Gothenburg. The aim of the thesis work was to combine analysis of experimental image data from confocal laser scanning microscopy and mechanical load data from a tensile cell that gradually deforms a polyurethane foam with modelling of the mechanical properties of the foam using finite element methods (FEM). The purpose was to determine Young’s modulus and Poisson's ratio. A crucial part of the project was also to facilitate a high degree of repeatability and further development of the method through establishing routines and best practices for how to implement different parts of the method. There is currently a lack of measured or calculated properties for polyurethane foams, as is the case also for many other soft heterogeneous biomaterials. This implies that the developed method has potential use for determining material parameters and analyzing behavior also for other materials of this type. Determining the material parameters facilitates strength calculations on these materials and makes it possible to correlate material parameters to process parameters during manufacturing to optimize material performance. The polyurethane foam was placed in a tensile cell, exposed to a force and slowly, gradually deformed. Using a confocal microscope, the entire deformation process can be observed at high resolution. The obtained image series were then analyzed using DaVis, a software that can perform so called digital image correlation analysis where local displacements could be determined. In order to perform the finite element calculations, the material structure was divided into an element mesh using the software OOF2. The element mesh and displacement data were then imported to Matlab and the plugin module CalFEM. Using CalFEM, a material model involving Young’s modulus and Poisson’s ratio was created. Young’s modulus was determined to be 4.6 MPa and Poisson’s ratio 0.33 ± 0.06. Using the available data, the model was insufficient to determine both parameters simultaneously. Therefore, Poisson’s ratio was determined through manual analysis of the image series. The method can be improved and further developed mainly by analyzing several samples to account for local fluctuations in the material structure and by using three-dimensional imaging methods. The latter would also open up for creating a three-dimensional model of the material.