空气垫是一种经济、环保、缓冲性能优良的新型缓冲包装材料,由聚合物薄膜包裹一定压力的空气构成。主要应用于电子产品、易碎产品等的内层保护包装,已逐步取代泡沫塑料,成为主流的缓冲包装形式。本文通过试验测试与数值仿真分析相结合的方式,研究了高弹塑料薄膜材料的力学性能及空气垫的缓冲性能。对空气垫的能量吸收机理进行了阐述,基于经典脆值理论体系,提出了空气垫的缓冲包装设计方法,为利用有限元分析方法进行空气垫缓冲包装设计提供理论依据。对空气垫薄膜的力学性能进行了试验测试分析,对空气垫的密封部位进行了剥离强度试验,研究发现空气垫薄膜的密封强度要大于空气垫薄膜的抗拉伸强度。试验测试数据为基于通用型非线性有限元软件ABAQUS的数值模拟提供材料参数。通过静态压缩实验对空气垫进行了缓冲吸能特性分析,讨论了不同充气压力对空气垫缓冲性能的影响。研究表明空气垫充气压力越大,空气垫承载能力越强。但在一定范围内,充气压力越小,空气垫吸收的能量越大,缓冲性能越好。单个气室吸收的能量与多个气室中每个气室平均吸收的能量基本相同。另外,加载速度对空气垫的缓冲性能影响不大。利用有限元软件进行了空气垫的静态压缩模拟,在对空气垫结构特征及缓冲性能分析的基础上。将空气垫压缩过程中吸收的能量解耦成高弹薄膜的变形能和压缩空气的吸收能。并将提出的空气垫能量吸收模型与模拟结果相结合,与实验结果进行了对比分析。结果表明所提出的能量吸收模型可以很好地描述空气垫薄膜在静态压缩时的能量变化。空气垫薄膜变形产生的能量较小,远小于内部压缩空气由于体积及压力变化所吸收的能量,高弹薄膜的能量变化可以忽略。最后依据经典缓冲包装设计理论体系,提出了基于能量-力曲线的空气垫缓冲包装设计方法,并利用有限元进行了动态跌落仿真模拟验证。