2024年, 第0卷, 第17期　
刊出日期：2024-09-20

  

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  生物质基涂料增强食品包装纸防水防油性研究进展

  肖睿, 贾文超, 高玉洁, 李长庚, 肖添远, 马伟东, 石海强

  . 2024, (17): 1-11. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.001

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  目的 归纳总结目前可增强食品包装纸防水防油性的生物基涂料的最新研究进展，为后续相关领域的研究与应用提供理论参考。方法 分类介绍2类生物基涂料(蛋白质和多糖)，对不同材料在食品包装领域防水防油改性研究进行详细综述，随后将生物基涂料与传统包装材料性能做对比，并且提出相应的解决办法，最后对目前存在的困难和应用前景进行总结和展望。结论 通过与其他生物聚合物复合或添加增塑剂等方式对纤维素、壳聚糖、淀粉和海藻酸盐等疏水性或者疏油性不足的生物聚合物涂料进行改性，可以解决多孔纤维素纸基材料防水防油性不足的问题，并且可以有效避免使用含氟类涂料对人体和周围环境带来的危害，生物涂料在食品包装纸防水防油改性领域具有良好的发展前景。
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  疏水型植物纤维活性发泡缓冲包装材料的制备

  李纪磊, 何忠, 宋万龙, 孙斌, 赵宇, 张蔷薇, 马晓军

  . 2024, (17): 12-18. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.002

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  目的 提高植物纤维发泡材料的疏水性，并探究疏水改性对其各项性能的影响。方法 以植物纤维和聚乙烯醇(PVA)为原料，利用聚醚(F127)活性发泡剂制备植物纤维发泡材料，并用聚二甲基硅氧烷(PDMS)/正己烷混合溶液对其浸渍来进行疏水改性。通过扫描电镜、红外光谱、热重分析、接触角、力学性能、隔热性能、清洁(吸油)等测试研究疏水改性对植物纤维发泡材料性能的影响。结果 疏水改性后植物纤维发泡材料接触角高达154.2°，呈现超疏水性。与改性前相比，其压缩强度(80%应变)从187.43 kPa提高到223.04 kPa，且压缩回弹性(50%应变)无明显差别，高湿环境下疏水植物纤维发泡材料稳定性有所提升。其静态和动态缓冲系数分别为0.05和18.2，对其加热60 min后表面温度仅上升了3.4 ℃，且对二甲苯的吸收性良好，吸收量可达24.69 g。结论 疏水改性后的植物纤维发泡材料具有良好的缓冲、隔热和清洁功能。
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  纤维素基气凝胶智能传感包装材料的研究进展

  孙斌, 何忠, 马晓军, 张伟, 赵宇

  . 2024, (17): 19-26. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.003

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  目的 实现纤维素基气凝胶传感材料在智能包装领域的应用。方法 通过梳理纤维素基气凝胶传感材料的传感机理及其适用的智能包装范围，总结和综述国内外压敏式、湿敏式、气敏式及重金属离子传感等纤维素基气凝胶传感材料的研究及应用现状。结论 纤维素气凝胶传感材料展现出优异的设计性、稳定的循环性以及多样化的应用场景等优势，在绿色智能包装领域具有广阔的发展前景。通过分析智能包装的需求，展望未来纤维素基气凝胶传感包装材料的发展方向。
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  可降解阻隔包装的研究现状及发展趋势

  孙文训, 钟文, 白永平, 谢雨欣

  . 2024, (17): 27-41. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.004

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  目的 对可降解石油基聚酯生物基、生物基可降解材料以及高阻隔纸基包装材料在提高阻隔能力方面的研究进展进行综述和分析。旨在促进包装材料未来的绿色化、安全化发展。方法 通过对相关文献的梳理和分析，简要介绍可降解包装材料的应用需求、分类和特点。分析可降解石油基聚酯生物基、生物基可降解材料以及高阻隔纸基包装材料的降解原理以及提高其阻隔能力的方法，并对改性方法的类型及其优缺点进行总结。结论 经过改性的3种有阻隔潜能的可降解材料，都表现出对水蒸气和氧气一定的阻隔效果，在包装领域具有广阔的应用前景。
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  等离子活化水处理对鲜切莲藕冷藏保鲜效果的影响

  李晨奥, 李燕奇, 石佳子, 杨丹, 张羽冰, 付亚波

  . 2024, (17): 42-49. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.005

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  目的 为延长鲜切莲藕保鲜期，探究等离子活化水(Plasma-Activated Water，PAW)处理对鲜切莲藕在冷藏期间的特性变化规律及保鲜效果影响。方法 通过低温等离子体装置制备PAW，检测了不同处理时间PAW的杀菌性能，并使用PAW处理鲜切莲藕，置于冷藏环境下贮藏。期间，每隔2 d测定了鲜切莲藕的质量损失率、硬度、褐变度、丙二醛含量、抗坏血酸含量与多酚氧化酶活性等指标。结果 经放电9 min制得的PAW-9处理后的菌落总数(2.35 lg(CFU/g))明显低于去离子水对照组(3.46 lg(CFU/g))。与对照组在第4天出现褐变、软化等现象相比，PAW处理组在贮藏期8 d内仍能维持较好的外观品质，其硬度、质量损失率、褐变度均优于对照组，且PAW处理可有效抑制多酚氧化酶的活性，维持抗坏血酸含量，并抑制丙二醛含量上升，其中放电9 min制得的PAW-9综合保鲜效果最佳。结论 PAW处理可维持鲜切莲藕的品质，抑制褐变，有效延长保鲜期，具有较好的应用前景。
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  水果废弃物活性成分提取方法及其在食品包装的应用进展

  黎柯君, 陈展鹏, 刘仁, 黄崇杏

  . 2024, (17): 50-59. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.006

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  目的 综述水果废弃物中活性成分的提取方法及其在食品包装领域的应用进展，为今后在食品包装中利用水果废弃物活性成分提供思路和方法。方法 通过检索和归纳国内外文献，整理了现有的水果废弃物活性物质提取方法及其在食品包装领域中的应用情况。结果 水果废弃物具有极高的经济和环境价值，充分利用水果废弃物不仅可以减少农副产品对环境的负面影响，还可以将水果废弃物中提取出的活性成分应用于食品包装中，可以保持食品的质量，延长货架期，实现水果废弃物的高值化利用。结论 随着对水果废弃物及其提取物研究的不断深入，水果废弃物中的活性物质在食品包装领域的应用将不断完善，为水果废弃物的利用提供了新的策略，同时也展示了水果废弃物中活性成分在食品工业中应用的巨大潜力。
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  基于2种色素的pH响应型指示膜的制备及性能研究

  黄少云, 阮诗鑫

  . 2024, (17): 60-69. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.007

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  目的 色素是pH响应型指示膜的重要组成，其性质关系着智能指示膜的响应性能，为了探究不同色素对智能指示膜性能的影响。方法 以紫草色素(AERE)和紫甘薯色素(ATH)为pH显色剂，以琼脂糖(AG)为成膜基质、甘油为增塑剂，采用流延法制备得到了AG-AERE和AG-ATH 2种体系pH响应型指示膜。采用FT-IR、SEM对指示膜的微观结构进行了表征，对指示膜的力学性能、水溶解性、水溶胀性、水蒸气透过性等进行了测定，同时还考察了其pH响应性、颜色稳定性及体系中染料迁移等性能。结果 AG-AERE体系指示膜在4种实验条件下的颜色稳定性均好于AG-ATH体系指示膜，AG-ATH体系指示膜在不同pH区间的颜色响应变化值明显大于AG-AERE体系指示膜。结论 AG-ATH体系指示膜对pH变化更为敏感，更适合作为pH响应型新鲜度指示膜，AG-AERE体系指示膜在水性和酸性食品模拟液中染料迁移较低，而AG-ATH体系指示膜在油脂类食品模拟液中几乎无染料迁移，更适合用于油脂类食品的指示包装。
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  壳聚糖-黑果腺肋花楸多酚复合涂膜的制备及性能研究

  李芮莹, 甘宗勇, 王金阳, 姜贵全, 张卓睿

  . 2024, (17): 70-77. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.008

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  目的 制备壳聚糖(Chitosan，CS)-黑果腺肋花楸多酚(Aronia Melanocarpa Polyphenol，AMP)复合涂膜，以延长冷鲜猪肉的储存期。方法 采用交联法制备一种复合涂膜，通过单因素试验探讨不同CS、柠檬酸和AMP质量分数对复合涂膜的成膜时间、水蒸气透过率、透光率和黏聚性的影响，并比较不同复合涂膜的抑菌性能及对冷藏猪肉的保鲜效果。结果 CS-AMP复合涂膜的最佳添加比例:壳聚糖为2.20%、柠檬酸为4.20%、AMP为0.18%。按此条件所制得复合涂膜，成膜时间短、水蒸气透过率低、透光率及黏聚性较高，其成膜时间为(4.37±0.52)min、水蒸气透过率为(9.38±0.45)g/(m².24 h)、透光率为(90.20±0.35)%、黏聚性为(1.33±0.15)Pa.s。通过抑菌实验发现，复合涂膜对大肠杆菌的抑制作用达到(12.49±0.25)mm，对金黄色葡萄球菌的抑制作用达到(11.61±0.52)mm。通过冷藏肉保鲜试验发现，加入AMP后，复合涂膜的抑菌效果更明显，显著抑制了猪肉中微生物的繁殖。结论 AMP达到一定质量分数时能够改善其成膜时间、水蒸气透过率、透光率和黏聚性，并延迟猪肉腐败。CS-AMP复合涂膜潜在的应用价值为食品包装材料的进一步研究提供了依据。
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  防黏附技术及其在食品包装中的应用进展

  廖宇, 徐梦青, 刘家溪, 王晓伟, 周奕华

  . 2024, (17): 78-86. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.009

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  目的 针对蜂蜜、糖浆、酸奶等黏稠液体易粘黏在包装容器上造成的食物浪费等问题，通过改变材料表面的物理和化学性质等防黏附技术，有效减少或消除材料间的黏附现象，提高食品包装效率和质量。方法 首先简述食品黏附的危害，接着从润湿原理入手详细介绍了液体与多尺度结构表面接触时的Wenzel模型、Cassie-Baxter模型和液体灌注型多孔超滑表面(SLIPS)等新技术，同时指出较低的表面能和一定的表面粗糙度是影响防黏附性能的2个关键因素，随后综述近年来防黏附技术在塑料、纸和金属等不同类型食品包装中的应用进展，并分析防黏附技术应用于食品包装的安全性问题，最后，对防黏附技术存在的问题和发展趋势进行总结。结论 随着科技的不断进步和新型防黏附技术的出现，它在食品包装领域的应用也会更加广泛，并将朝着环保、可降解和智能化的方向发展。
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  湿敏型二氧化氯缓释剂的制备和表征

  杨艺, 郭禹良, 褚宏喆, 周丽芸, 宗益峰, 刘杨

  . 2024, (17): 87-95. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.010

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  目的 研发一种高稳定性、长时间杀菌的缓释型固态二氧化氯保鲜剂，解决现有二氧化氯缓释剂存在的释放波动大、使用困难等问题。方法 以具有缓释底物功能的聚氨酯为基材，以亚氯酸钠为主要材料，采用单因素试验结合正交实验制备一种湿敏性二氧化氯缓释剂。通过测定基材酸值确定活化剂DMPA的最佳用量，探究亚氯酸钠添加量、粒径和相对湿度对缓释剂缓释性能的影响，观测缓释剂的表面形貌和内部结构。结果 在相对湿度为50%、亚氯酸钠添加量为1.5 g、粒径在250~300目时，二氧化氯缓释剂释放总量高且释放波动平缓，不会出现暴释现象。结论 制备的一种缓释型固态二氧化氯保鲜剂能实现对二氧化氯的长效缓释。
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  不同处理对采后小红杏贮藏品质及生理特性的影响

  付云开, 雷用东, 李自芹

  . 2024, (17): 96-104. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.011

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  目的 采用差压预冷协同保鲜剂雾化熏蒸处理以提高采后小红杏贮藏品质。方法 以新疆一师四团小红杏为试材，分别采用差压预冷、1-MCP和差压预冷协同1-MCP处理，无差压预冷及保鲜剂处理作为CK组。于温度为1 ℃、相对湿度为90%的保鲜库中贮藏，每7 d测定1次果实的生理指标，分析小红杏在贮藏期间的品质变化规律。结果 与CK组相比，3组处理组果实均不同程度地保持了小红杏果实的贮藏品质。1-MCP处理和差压预冷协同1-MCP处理组使贮藏期间果实的呼吸高峰推迟了7 d。在贮藏末期，差压预冷协同1-MCP处理组果实的商品率较CK组提高了66.7%，硬度、Vc含量分别为CK组的3.5倍和2倍。差压预冷协同1-MCP处理组较好地保持了果实的硬度、Vc含量，提高了果实的抗氧化酶活性，推迟了果实的后熟衰老进程，最大程度地保持了果实的贮藏品质。结论 1-MCP及差压预冷协同1-MCP处理更好地保持了小红杏贮藏期间的商品率、延长了其货架期，是一种有效提高采后小红杏贮藏品质的保鲜方法。
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  改性氮化硼复合材料涂层制备高阻隔导热内衬纸

  邓加云, 彭强, 林文龙, 周笛, 李益华, 谢安, 赖嘉诚

  . 2024, (17): 105-110. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.012

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  目的 研究液态金属改性氮化硼对无铝内衬纸水蒸气透过性能和导热性能的影响。方法 将氮化硼片通过液态金属改性后与聚乙烯醇复合制备功能涂层，涂敷到基纸表面，研究液态金属改性氮化硼的含量和涂层厚度对内衬纸的水蒸气阻隔性能和导热性的影响。结果 液态金属改性解决了氮化硼片团聚和基体/填料界面缺陷问题，能够进一步延长水蒸气扩散路径，降低水蒸气透过率，涂层厚度增加进一步延长扩散路径和降低了水蒸气透过率。此外，液态金属改性提升了热导率并降低了弹性模量。结论 文中使用功能涂层改善了传统无铝内衬纸的阻隔性和导热性，并降低了模量，有望给兼具柔性、阻隔性和凉感的纸张的制备提供借鉴。
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  姜黄色素油墨在烟用接装纸上应用及活性研究

  陈天乐, 王超, 杨立新, 卫燕

  . 2024, (17): 111-118. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.013

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  目的 选用姜黄色素作为色粉，制备具有高透明性的姜黄色素油墨，将该油墨应用于烟用接装纸上，并研究该油墨在烟用接装纸上的活性。方法 考察姜黄色素油墨中不同组分对附着力、耐磨性的影响，以及考察姜黄色素油墨在烟用接装纸上的耐晒性、抑菌性以及抗氧化活性。结果 确定姜黄色素油墨配方为质量分数6.0%的聚乙烯醇缩丁醛、质量分数0.75%的姜黄色素、质量分数0.6%的附着力促进剂TB440、质量分数0.2%的蜡粉3620、质量分数92.45%的无水乙醇。通过物理性能指标分析，采用姜黄色素油墨制备的烟用接装纸具有良好的附着力、耐磨性，且耐晒等级为4级。该烟用接装纸对金黄色葡萄球菌具有较强抑菌作用，20 min时抑菌率达到91.41%，而对大肠杆菌的抑菌作用稍弱。同时，该烟用接装纸上的姜黄色素对1，1-二苯基-2-三硝基苯肼与2，2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐自由基均有清除能力，且比较姜黄色素、丁基羟基茴香醚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚的IC50值可知，姜黄色素的抗氧化能力比丁基羟基茴香醚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚强。结论 姜黄色素油墨在烟用接装纸上呈现出优异的透明性、附着力、耐磨性以及良好的抑菌性与抗氧化活性。
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  基于机器学习的不同环境条件下松散回潮水分变化的预测

  李自娟, 李宜馨, 赵海洋, 陈娇娇, 吕萱, 孙朔, 方世航, 李晓

  . 2024, (17): 119-128. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.014

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  目的 明确温湿度对松散回潮工序水分变化量的影响。方法 使用K-means聚类分析法划分张家口市环境温湿度区间，利用梯度提升决策树筛选松散回潮水分变化量相关的工艺参数作为特征变量，构建不同温湿度区间下松散回潮工序水分变化量的机器学习预测模型，同时探究车间温湿度对水分变化量的影响，并对最终模型进行优化。结果 根据外界环境全年的温湿度，可划分为低温中湿、中温低湿、高温高湿、中温中湿4个区间，且中温低湿与高温高湿区松散回潮工序水分变化量的差异最为显著;分别对中温低湿和高温高湿区构建松散回潮工序水分变化量的LSR、SVR、DT、RF预测模型，综合对比可知，SVR、RF预测模型的精度最高;将车间温湿度作为特征变量后，松散回潮工序水分变化量SVR、RF模型的预测精度均有所上升，其R²´(R²与1的差值)分别降低了25%、46%，说明车间温湿度对松散回潮工序水分变化量的影响较大;对中温低湿和高温高湿区SVR、RF松散回潮工序水分变化量预测模型进行优化后，最终模型的R²´分别达到0.08、0.04。结论 松散回潮水分变化量受到外界和车间温湿度的影响，根据不同温湿度区间构建的中温低湿RF模型和高温高湿SVR模型对水分变化量的拟合效果较好，预测准确，能够可靠地应用于松散回潮工序水分变化量的预测，且可拓展用于纸质卷烟包装材料的水分预测和控制，对提升烟丝的卷接包装质量具有重要的理论意义和实际应用价值。
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  基于数字孪生技术的烟叶包装箱夹层材料检测和落料检验

  皋元崚, 王征, 张杰铭, 李毅, 陈定玮

  . 2024, (17): 129-134. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.015

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  目的 提出一种数字孪生技术在烟叶包装箱中的应用方法，改进目前烟草产业中烟叶复烤生产环节存在缺乏自动化落料检验以及工业开箱机器人难以判断烟叶包装箱内是否有黄卡纸夹层材料的问题。方法 通过构建复杂烟叶包装箱夹芯材料的数字孪生模型，采用图像处理结合卷积神经网络得到了基于机器视觉的复杂烟叶包装箱夹芯材料检测方法，系统可对麦秆板夹层形状进行标定并确定其中心位置，实现工业机器人精确定位烟叶包装箱夹层材料以及装箱时自动增减物料，并进行有效的数字化物料信息追踪。结果 实验表明，机器人判断包装箱夹层材料的准确率高达94.88%，且效率优于人工检查。结论 可在一定程度上节省人力资源，提高工厂的生产效率。
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  YB45包装机商标纸内舌微量弯曲装置的设计

  刘永宾, 张江涛, 高岩, 王忠, 周伟, 史瑞

  . 2024, (17): 135-141. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.015

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  目的 解决YB45硬盒包装机在生产过程中出现的商标纸内舌插盖导致小盒盖打不开的问题。方法 根据YB45包装机自身的结构特点，对商标纸内舌涂胶装置及折叠装置进行改进，设计一种小盒商标纸内舌微量弯曲装置。此装置可以对商标纸内舌部位进行微量弯曲，内舌弯曲后的小盒商标纸在折叠过程中能有效防止烟包小盒插盖。结果 使用商标纸内舌微量弯曲装置后，小盒插盖的数量由改进前的5.3盒/月降至0盒/月；机车效率由改进前的96.3%增至96.9%；质量得分由改进前的97.9分增长为98.5分。结论 商标纸内舌微量弯曲装置能有效解决YB45硬盒包装机生产过程中出现的小盒插盖问题，有效保障了YB45包装机小盒包装的产品质量，同时也提升了机车效率。
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  免疫算法在卷烟企业EAM补货及智能物流方面的有效性研究

  李明伟, 游勇, 许佩, 杨金初, 张明琰, 鲁瑞

  . 2024, (17): 142-148. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.017

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  目的 改进某卷烟厂供销商的补货方案，实现智能物流，通过综合考虑生产供给线的工艺特点和反馈的补货需求信号，提出一种基于免疫算法的距离优化模型，以提高智能化物流效率和补货效率。方法 通过将客户的需求订单进行分析及排序，将存在的问题通过建模转化为旅行商问题。利用免疫算法对该问题进行求解，并利用Matlab进行仿真计算。结果 得到了平均适应值和最优适应值2条曲线收敛接近的结果。同时，将订单顺序进行最优排列，提高了智能物流的效率。结论 基于免疫算法的距离优化模型切实有效，可用于改进卷烟厂供销商的补货方案。同时，能够优化订单需求排序，实现智能物流。该方案对于提高供销商的运营效率、满足客户需求具有积极意义。
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  遗传算法在卷包车间提效分析的应用研究

  游勇, 李明伟, 许佩, 张胜利, 鲁瑞, 郭华诚

  . 2024, (17): 149-155. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.018

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  目的 卷烟车间是卷烟生产中的重要环节，其生产效率的高低直接关系到企业的经济效益和市场竞争力。车间调度是卷烟车间生产过程中的关键环节，通过优化生产资源，提高生产效率和经济效益，从而保证产品质量和生产周期。方法 通过建立数学模型，描述车间的生产流程，运用优化技术求解模型，以最小化任务完成时间为优化目标。结合车间实际情况，采用改进遗传算法进行求解。结果 经优化后，最大完工时间的最小值为614，在90代左右进入收敛状态。结论 验证了优化算法在解决车间调度问题中的有效性和实用性，优化后的调度方案可以大幅提高车间生产效率、降低生产成本。
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  基于层次级联算法的声表面波传感器快速精确仿真

  孔超, 石义典, 范彦平

  . 2024, (17): 156-161. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.019

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  目的 针对层次级联技术(HCT)在全指型声表面波(SAW)器件仿真中耗时较长的问题，以及使用无限元域(ILDB)边界条件时仿真容易出现数值不稳定从而带来误差的问题，需要采用有效的数值处理方法使仿真结果高效、准确。方法 通过对基本单元的有限元矩阵进行平衡预处理，使用单精度数值加快仿真;在消去内部自由度时，使用稳定度更高的LU分解，可以保证使用无限元域边界条件进行单精度仿真时结果的准确性。结果 对不同SAW器件进行了仿真测试对比验证，文中提出的优化后单精度HCT方法在降低了矩阵求逆导致的误差的同时，与传统的全指型级联方法相比，其仿真时间缩短了50%，且所提方法适用于ILDB边界条件。结论 文中提出的方法对快速精确设计声表面波传感器具有重要意义。
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  基于气固多相耦合小麦旋流输送流场特性研究

  宋海豪, 徐永森, 徐雪萌, 尚坤, 张汉山

  . 2024, (17): 162-171. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.020

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  目的 对比轴流式气力输送小麦与旋流气力输送小麦系统的能效。方法 采用CFD-DEM对小麦颗粒在水平管道中以轴流式输送和旋流输送的过程进行仿真，多相流入射速度均为20 m/s，旋流输送外加5个补气管道，入射速度为30 m/s。通过仿真实验，对比轴流输送和旋流输送中小麦颗粒沉积状态、小麦颗粒速度、输送系统压降、系统能耗等指标。结果 仿真结果表明，采用旋流输送明显优于轴流输送，颗粒螺旋前进，输送效果较优。经试验验证，与仿真结果一致。结论 在同一工况下，旋流输送小麦可以有效抑制颗粒的沉降，颗粒分布均匀，可以有效减少与管道的摩擦，输送距离更远，系统的输送效率更高，运输效果良好。
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  基于YOLOv8的PCB表面缺陷检测轻量化研究

  徐淼, 涂福泉, 吴淇, 唐良彪, 吴维崧

  . 2024, (17): 172-179. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.021

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  目的 针对印制电路板(PCB)表面缺陷检测模型较大和速度慢的问题，提出一种基于YOLOv8的PCB轻量化表面缺陷检测框架EYOLOv8。方法 该框架以YOLOv8网络结构为基础，使用RevCol网络特征融合思想重构网络主干，引入Slim-neck设计思想重构颈部结构，使用卷积权重参数共享的机制重构检测头结构，在保持精度基本不变的同时，对整体网络结构进行了轻量优化设计，最终使用WIoU损失函数对轻量化模型训练过程进行优化。结果 在公共数据集上的实验结果表明，EYOLOv8较YOLOv8模型大小减少了46%，检测精度mAP50值达97.7%，检测速度达256帧/s，模型大小为3.3 MB。结论 相比其他算法，EYOLOv8在PCB表面缺陷检测设备上部署更有竞争力。
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  近红外光谱技术在常用包装材料分类方法的研究与应用

  汪香君, 陈晨, 李军, 熊露璐

  . 2024, (17): 180-188. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.022

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  目的 探索近红外光谱技术在常见包装材料分类中的应用潜力。方法 首先利用近红外光谱仪对PBS、HDPE、LDPE、LLDPE、PP、PS、POE、PPC、PBAT、PLA、PGA+PBAT这11类常用包装材料进行光谱数据采集，然后采用滑动平均(MA)、标准正态变量变换(SNV)、多元散射校正(MSC)对光谱进行预处理，使用支持向量机(SVM)、K-近邻(KNN)、决策树和随机森林4种模式识别方法建立定性判别模型，最后根据模型评价指标和混淆矩阵对模型的预测性能进行比较。结果 SNV结合K-近邻的模型分类效果较优，准确率达到97.03%。结论 基于近红外光谱仪的塑料鉴别研究为塑料回收和再利用提供了一种便捷、快速、无损的检测方法，具有较好的应用前景。
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  印刷装备齿轮系统优化设计及动态特性研究综述

  窦水海, 刘玉鑫, 王乐, 孙兆永, 王兆华, 林兆江, 杜艳平

  . 2024, (17): 189-199. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.023

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  目的 齿轮系统作为印刷装备核心子系统之一，其优化设计直接影响着印刷装备的动态特性，进而对印品质量产生重要影响，因此亟须对其研究进展进行综述。方法 通过文献综述法，梳理总结印刷装备齿轮系统动力学建模方法、优化设计及动态特性，以及与印品质量之间的关系等方面的研究成果，归纳概括各研究方法及其适应性，并展望未来的研究方向。结果 目前，针对印刷装备复杂齿轮系统精细化动力学建模方法及运行稳定性分析的研究相对匮乏，针对印刷装备齿轮传动系统、执行系统、结构系统动力学建模与优化设计中的耦合作用的研究相对较少，针对印刷装备复杂齿轮系统的动态特性与印品质量指标之间的关系规律的研究相对缺乏，这些将成为未来的研究重点。结论 采用高精度多物理场仿真技术有望进一步对印刷装备齿轮系统进行精细化、复杂性建模，采用拓扑优化算法可以满足印刷装备齿轮系统高稳定性、高耦合性优化设计的需求，采用深度学习方法能够挖掘动态特性与印品质量评价指标的关联规律，可为高端印刷装备关键自主可控技术的研发攻关提供支撑。
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  基于光谱融合的水性油墨印刷品颜色变化预测研究

  吴梦超, 屈永波, 瞿小阳, 黄新国

  . 2024, (17): 200-208. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.024

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  目的 利用近红外光谱及光谱融合策略，结合化学计量学方法，建立水性油墨的颜色预测模型，实现水性油墨印刷品颜色准确预测。方法 采集不同酒精含量和不同调色墨含量的油墨的近红外光谱反射率和吸光度数据，并测得对应的印刷品的Lab值，然后建立单一光谱不同预处理过后的偏最小二乘(Partial Least Squares，PLS)模型，以及基于数据层融合和特征层融合的PLS模型，最终通过比较预测集决定系数和预测集均方根误差(Root Mean Square Error of Prediction，RMSEP)以及色差来评估模型的预测效果。结果 单光谱建模，基于反射率建立的模型准确率高于基于吸光度建立的模型;数据层融合缺乏稳定性，对L和b值的预测有所提升，对a值的预测几乎不变;特征层融合建模效果明显好于单一光谱和数据层融合，对Lab的预测决定系数分别达到了0.996 1、0.993 9、0.997 4;RMSEP值分别为0.142 1、0.212 6、0.207 2;预测值与真实值的最大色差为0.678 3。结论 通过光谱特征融合技术能提高油墨颜色预测精度，准确预测出油墨颜色变化。
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  智能包装应用中的RFID多标签识别算法研究

  付钰, 赵曦

  . 2024, (17): 209-215. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.025

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  目的 提高应用于射频识别技术的智能包装系统识别效率，解决大规模标签应用场景下的碰撞问题。方法 在研究国内外相关文献中标签识别算法的性能和不足的基础上，设计一种基于映射转码的多标签识别算法。该算法将标签ID的三位识别码通过一定映射关系转为五位序列码，通过总结序列码碰撞规则实现对标签的有效识别，从而避免标签碰撞。结果 仿真实验结果表明，MTMI算法的识别效率能达到56%左右。结论 MTMI算法在减少查询次数、降低碰撞以及提高识别效率方面表现优异。在处理不同长度的标签ID时，算法仍然展现出优异的稳定性和可靠性。在智能包装系统中大规模应用RFID标签的场景下，MTMI算法展现出良好的应用潜力。
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  三维装载优化模型与算法研究综述

  刘永, 岳志城, 王勇, 徐光灿

  . 2024, (17): 216-225. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.026

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  目的 随着电子商务和物流技术的快速发展，货物三维装载问题(Three dimension packing problem，3DPP)引起了学术界的广泛关注，实施货物的三维装载与配送已成为物流行业降本增效的重要途径之一。方法 利用文献分析法对3DPP模型和算法进行综述，首先对3DPP进行量化图谱分析;其次阐明3DPP基础模型，阐述承重、支撑面、货物旋转、货物重心等4种约束条件，总结层级、块生成、空间划分、建堆法等4种不同三维装载方式;然后，阐述3DPP模型的各类优化求解算法，并利用BR数据集和LN实例对比分析部分经典算法的性能。结论 未来物流3DPP可以从标准化包装、两阶段三维装载、配送路径成本等方面进行研究。
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  大尺寸冰箱运输包装设计与仿真分析

  李志强, 陈璇希, 王哲, 李海玲

  . 2024, (17): 226-233. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.027

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  目的 以某品牌四开门冰箱为研究对象，基于缓冲包装“五步法”，通过结构设计和仿真分析对冰箱包装进行优化改善，为大尺寸冰箱设计更合理的运输包装方案。方法 通过拓扑优化方法研究底垫材料的最优分布，以优化结果指导底垫结构设计;运用仿真软件ANSYS对冰箱包装件进行跌落仿真分析，并结合可靠性试验，验证包装新方案的可靠性。结果 得到包装件的面跌落、棱跌落、角跌落响应加速度峰值分别为28.2g、20.3g、16.8g，均小于许用脆值40g，对比跌落试验采集到的数据与仿真数据，验证了仿真分析的可靠性;优化后底垫质量为0.46 kg，相较于初步设计质量(0.72 kg)减少了约36%，每套包材成本降低了13.69元，降幅约9.8%。结论 应用拓扑优化及有限元仿真的方法，对冰箱包装设计方案进行改进，减少了物理试验的次数，缩短了包装研发周期，降低了包装研发成本，可为类似产品工程实践中的包装研发工作提供思路。
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  基于LCA理论的汽车零部件包装箱“以塑代木”对比研究

  沈明辰, 王晓, 殷旅江, 张驰, 王彦兆

  . 2024, (17): 234-240. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.028

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  目的 旨在解决汽车零部件包装中一个长期存在的问题，即“以塑代木”还是“以木代塑”。通过评估聚丙烯可循环包装箱与铁木箱在整个生命周期中的碳排放量，探讨使用聚丙烯包装箱替代传统木箱的环保价值。方法 研究采用生命周期评价(LCA)方法以铁木箱为例进行碳足迹研究，考虑从原材料获取、生产、使用到废弃处理等各个阶段的碳排放量。通过这种方法，可以更准确地评估包装箱在整个生命周期中的环保价值，并为未来的包装箱选择提供科学依据。结果 研究发现，在整个生命周期中，聚丙烯可循环包装箱的碳排放量明显低于铁木箱。具体数据显示，铁木箱碳排放量约为571.265 kg，而聚丙烯包装箱约为铁木箱碳排放的四分之一。结论 根据上述实验结果得出结论，聚丙烯可循环包装箱在减少碳排放方面具有显著效果，因此，在汽车零部件包装材料选择上，“以塑代木”是值得推广的。这一发现为包装行业提供了重要的参考，有助于推动更加可持续的包装解决方案。
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  退役风机叶片制备循环包装产品碳足迹评价

  苟文豪, 罗斌, 张国柱, 张华磊, 左德康, 彭思伟, 邢通, 郭泽玮, 刘可洋, 张婉玉

  . 2024, (17): 241-250. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.029

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  目的 对退役叶片材料耐老化性能与风机叶片循环包装产品全生命周期内的碳足迹进行评价，以评价该工艺环保性能，并制定科学合理的碳减排方案来促进该产品的绿色发展。方法 本研究对风机叶片材料进行氙灯老化实验并测定老化前后材料静曲强度的变化，以评判产品寿命，并采用生命周期评价方法(LCA)，评估风机叶片循环包装的全生命周期中的碳足迹。结果 退役叶片主梁材料耐老化性能优良，符合循环包装产品设计要求。分析风机叶片循环包装托盘全生命周期内的碳足迹，产品运输是碳排放的主要环节，占比最大。风机叶片循环包装托盘虽然部分阶段碳排放量高于木质包装，但全生命周期中碳排放量更低。结论 风机叶片循环包装托盘环保效益显著，长期使用将有效减少包装行业中碳排放量，有利于我国环保事业的发展。运输过程中碳排放减少将有效降低产品全生命周期内的碳排放量，因此实现产品轻量化、模块化设计、采用新型环保材料和优化生产工艺将是减少循环包装产品温室气体排放的关键。
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  某型微波炉纸浆模塑包装的设计方法与仿真优化

  曾永攀, 吴延岐, 孙炎军, 何庆平, 吴攀

  . 2024, (17): 251-258. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.030

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  目的 提出一种微波炉纸浆模塑包装的新设计路线，建立评判纸浆模塑性能优劣的仿真标准，通过仿真迭代优化得到力学性能优异、可靠性高、材料用量少、尺寸小、装柜量高、成本低、研发周期短的微波炉纸浆模塑包装。方法 基于薄壁结构力学原理的结构单元设计与有限元仿真优化和实验验证。结果 某型微波炉纸浆模塑包装在材料用量减少5.5%的前提下，包装结构力学性能和跌落可靠性显著提升，研发周期缩短至原来的一半，整机装柜量提高了16.4%，成本降低了14.2%。结论 该新设计方法能够有效提升纸浆模塑包装的可靠性、缩短研发周期和明显降低成本。
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  锆硅掺杂M型钡铁氧体毫米波吸收性能研究

  李岭, 李维, 陈志宏

  . 2024, (17): 259-268. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.031

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  目的 进一步提升钡铁氧体吸收剂在Ka波段(26.5~40 GHz)的吸波性能，并降低烧结温度，提高基于固相法制备Si⁴⁺掺杂和Zr⁴⁺-Si⁴⁺共掺的钡铁氧体吸收剂的效率。方法 通过分析Si⁴⁺单掺时的微观形貌和相成分变化，选择合适的Si⁴⁺掺杂量，制备Zr⁴⁺-Si⁴⁺共掺钡铁氧体BaFe11.8−yZrySi0.2O19。探究Zr⁴⁺掺杂量和烧结温度对其产物成分、微观形貌和电磁性能等的影响。结果 通过Si⁴⁺掺杂可以有效降低烧结温度，促进固相反应。当掺杂量超过一定量时会产生杂相，最佳掺杂量x=0.2。经Zr⁴⁺-Si⁴⁺共掺杂后，Zr⁴⁺掺杂量和烧结温度对材料介电常数的影响较小，介电实部和虚部分别稳定在8.5、2.5左右。当Zr⁴⁺掺杂量从y=0.2增至y=0.4时，自然共振频率从35 GHz降至28 GHz左右，温度的影响较小。结论 通过Zr⁴⁺-Si⁴⁺共同掺杂能够在较低的烧结温度下提高掺杂元素的固溶量，有效地将共振峰调节到Ka波段，提高了材料的磁损耗能力。最终在1 150 ℃下烧结制备吸收剂BaFe11.4Zr0.4Si0.2O19，以粉胶比3∶1填充到基体后，在厚度为0.82 mm时，Ka全频段可达到−15 dB以下，最低反射率在39 GHz时达到−29 dB。
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  固体发动机高强钢壳体包装结构强度分析

  陈增奎, 周卫卫, 夏艳, 许俊伟, 刘晓亮, 陈刚

  . 2024, (17): 269-277. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.032

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  目的 针对内压与外部载荷联合失稳工况，对某型号D406A高强钢发动机壳体包装结构刚度、强度进行校核，确保构件满足服役强度要求。方法 采用有限元软件建立发动机壳体包装结构刚度、强度分析有限元模型，针对模型中不同网格疏密度以及不同结构单元类型进行数值仿真分析，确定最佳计算精度的屈曲变形模型参数。在壳体轴向载荷和外压分布载荷联合工况下开展屈曲分析和结构强度校核。结果 仿真表明采用单层实体网格的划分方式具有最佳计算精度，线性屈曲分析的最大应力值为67.2 MPa，特征值为2.322，结构剩余强度系数为1.39。结论 某型号D406A高强钢发动机壳体在服役环境下具有足够的刚度、强度和稳定性，满足发动机壳体包装结构工作的设计要求。
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  物资无伞空投用缓冲材料研究进展

  郭洁, 郭彦鹏, 师帅, 刘超奇, 邬朝鹏

  . 2024, (17): 278-287. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.033

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  目的 为促进无伞空投用缓冲材料的研究和应用，改进和优化无伞空投用缓冲材料性能，为我国物资投送提供更可靠、更高效的保障支撑。方法 在无伞空投用缓冲材料研究现状综述的基础上，比较不同材料的缓冲性能特点及适用性。结果 随着缓冲材料技术的不断进步，传统缓冲材料结合泡沫金属、智能材料等新型复合缓冲材料，能够有效提高物资着陆安全性与稳定性，降低装备损坏与维修成本，提升抢险救援效率。结论 无伞空投用缓冲材料未来发展方向为提高缓冲性能和稳定性，关注绿色环保包装材料、吸能缓冲材料、创新物资包装方式以及集成信息化智能材料，以满足各类物资对无伞空投缓冲材料的需求。
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  圆弧叶形弹簧的大变形分析

  霍银磊, 曾文杰

  . 2024, (17): 288-295. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.034

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  目的 通过对圆弧叶形弹簧缓冲器非线性大变形特性的研究，为其缓冲设计与应用提供理论参考。方法 基于Euler-Bernoulli梁理论，以叶形弹簧的初始圆弧半径及截面角为基本参数推导弹簧的大变形控制方程，考虑压板作用下弹簧的多种变形情况给出圆弧叶形弹簧变形的边界条件，进而利用两点边值问题的数值解法计算不同顶角的叶形弹簧在外力作用下的变形情况。结果 理论计算结果与数值解高度吻合，表明了计算方法的可靠性，计算得到了不同压力下叶形弹簧变形后的位形图及弹簧的非线性力-变形曲线。结论 所讨论的叶形弹簧具有明显的非线性大变形特性和良好的减震及缓冲吸能特性，能够较好地替代传统缓冲材料用于运输系统的缓冲设计。
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  基于ANSYS的薄壁环形包装件预紧力工艺变形研究

  车畅, 亓梦元, 陈正铂, 李明辉

  . 2024, (17): 296-302. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.035

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  目的 研究薄壁环形机械包装件装夹变形问题，针对此类薄壁环形包装件加工过程中存在的极易变形问题，以求优化环形包装件装夹方案，避免零件弹塑性变形，从而避免组合件报废。方法 利用有限元分析法，基于ANSYS对薄壁环形包装件进行研究，结合“载荷增量法”，设计铣削预紧力施加方案，研究预紧力载荷对包装过程中零件铣削变形的影响规律。结果 仿真结果显示，粗加工筋壁位置处施加预紧力，精加工型槽处施加压紧力，结合限力矩扳手施加预紧力可有效减少薄壁支撑环变形量。结论 试验研究结论表明，使用限力矩扳手将预紧力控制在有效范围内，作用点位置在筋壁处可有效避免薄壁件薄壁支撑环变形，从而提高环形包装件产品质量。
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  曲面电视机缓冲包装设计及仿真分析

  王柳

  . 2024, (17): 303-310. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.17.036

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  目的 曲面电视机因其独特的屏幕弯曲设计，在运输与装卸过程中更易受到冲击而破裂，进而失去其使用价值。为降低包装设计成本，提升保护性能，通过仿真技术设计并验证一种曲面电视机缓冲包装系统。方法 基于缓冲包装理论及实际应用对一款曲面电视机进行缓冲包装设计，使用三维建模软件Solidworks绘制包装件模型，运用有限元分析软件ANSYS Workbench中的显示动力学分析模块，对包装件进行全面的跌落仿真分析(2个面跌落、2个棱跌落和1个角跌落)以及倾倒仿真分析。结果 6个工况条件下，屏幕的最大加速度和各零部件应力、应变均在许用范围之内，电视机未发生破损。结论 通过仿真分析验证，所设计的缓冲衬垫在保护曲面电视机方面发挥了显著的防护效果。然而，考虑到成本效益和安全性的平衡，包装结构仍需进一步地优化与改进。