2024年, 第0卷, 第19期　
刊出日期：2024-10-22

  

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  螺栓连接结构冲击载荷传递特性及冲击响应行为研究进展综述

  李继承, 史亚辉, 杨璞, 邓志方, 谢若泽, 陈军红, 郭历伦

  . 2024, (19): 1-28. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.001

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  目的 通过探讨复杂装备结构中螺栓连接结构在冲击载荷条件下的力学响应特征，以及这些特征如何影响装备结构的应力波传播、能量耗散和整体结构响应;同时，关注螺栓自身的变形和破坏对关键部件乃至整个系统稳定性和安全性的潜在影响，特别是在武器装备中可能引发的灾难性后果，旨在进一步优化螺栓连接结构的设计，提高其在极端载荷条件下的性能和可靠性。方法 系统调研国内外文献，总结螺栓连接结构冲击载荷传递特性及冲击响应行为的研究进展，涉及的研究方法包括试验研究、有限元模拟和理论分析等。结论 螺栓连接结构的冲击响应行为对装备整体的稳定性和安全性具有重要影响。通过对现有文献的分析，提出了未来研究的建议。
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  连接方式对蜂窝夹芯结构抗爆性能的影响规律研究

  李小帅, 黄静泊, 谢晶, 李建飞, 许泽建, 陈鹏万

  . 2024, (19): 29-40. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.002

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  目的 旨在探究近场空爆载荷作用下蜂窝夹芯结构面板与芯层的连接方式对抗爆性能的影响。方法 分别设计了由激光选区熔化技术打印制备的316L不锈钢一体式蜂窝夹芯结构和分离式蜂窝夹芯结构2种构型，并进行了50 mm爆距的爆炸冲击实验。后又结合数值模拟方法对比分析了一体式、分离式、胶接式和焊接式4种连接方式在爆炸载荷作用下的动态响应过程，并分别从各层结构变形失效、背板最大残余挠度及吸能等角度联合揭示了抗爆性能差异及其影响规律。结果 一体式蜂窝夹芯结构背板最大残余挠度为17.5 mm，相比分离式、胶接式和焊接式，分别减少了47.3%、43.0%、28.3%。爆炸冲击结束后，一体式蜂窝夹芯结构的总塑性应变能和背板应变能占比分别为866.9 J、13.3%，与焊接式蜂窝夹芯结构的相近，但其总塑性应变能较分离式、胶接式分别低4.1%、16.6%，而背板应变能占比则较二者分别低13.8%、14.3%。结论 通过实验与仿真研究，证明了连接强度对蜂窝夹芯结构抗爆性能具有显著的影响，其中一体式结构抗爆性能表现最佳，且连接强度越高，其运动速度越小，响应时间也越短，对其提升防护结构的减震效果具有重要作用。
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  金属薄锥壳冲击响应行为及载荷特征研究进展综述

  林柯, 王帅, 屈明, 颜怡霞, 陈刚, 邓志方, 张青平, 魏强, 谢珂, 李继承

  . 2024, (19): 41-57. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.003

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  目的 系统总结薄锥壳冲击试验方法和数值模拟方法，并分析其响应行为和载荷特征，以发展基于薄锥壳塑性变形的冲击载荷等效加载技术。方法 全面调研国内外关于薄锥壳结构冲击响应的工作，总结其冲击试验加载技术和数值模拟方法，主要利用冲击块加速度变化以及载荷-位移曲线对薄锥壳力学响应及能量吸收特性进行表征，并结合弹塑性应力波进行理论分析。结论 金属薄锥壳冲击试验加载方法主要有落锤冲击、化爆脉冲加载和气压推动质量块进行撞击等，数值模拟中通常采用刚性板挤压金属壳单元的方法进行验证。除对薄锥壳轴向加载外，还有斜向加载、引入刻槽、泡沫材料填充和复合材料夹层等试验设计。该领域研究仍处于初期发展阶段，今后有必要结合试验测试与数值模拟分析，全面而深入地研究薄锥壳参数变化对其冲击响应行为和载荷特征的影响规律及其物理机制。
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  高g值冲击下薄壁管抗冲击性能研究

  李耀宙, 张冰冰, 薛仲卿, 范志强

  . 2024, (19): 58-64. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.004

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  目的 在弹箭发射与侵彻时，弹箭系统内部测试电路元件承受高g值加载。为提高电路元件的存活度，需对其进行缓冲防护。方法 利用气炮装置发射钢弹，撞击底座获得高g值加载，研究铝合金薄壁管的抗冲击特性，并基于LS-DYNA研究薄壁管壁厚和冲击速度对高g值冲击过程的影响。结果 钢弹冲击速度增加，底座的激励加速度幅值(Acceleration Amplitude of Excitation，AAE)逐渐增加，单层管(CirT)和多胞管(MT)的缓冲效率分别达到91.0%和74.7%，数值模拟所得AAE和响应加速度幅值(Acceleration Amplitude of Response，AAR)与实验结果误差<5%，薄壁管壁厚对激励加速度几乎无影响。结论 本文所得结果对轻质元件的高g值冲击防护有较强的指导意义。
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  波纹几何参数对波纹轧钛/钢复合板抗冲击性能的影响

  任路泽, 梁子睿, 卢传浩, 任忠凯, 曹勇

  . 2024, (19): 65-73. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.005

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  目的 为了探究波纹轧钛/钢复合板的抗冲击性能，对比分析不同的波纹几何参数对钛/钢复合板抗冲击性能的影响。方法 使用一级空气炮发射球形弹丸对波纹轧制钛/钢复合板进行弹道冲击试验，利用数字图像相关(Digital Image Correlation，DIC)技术计算复合板的挠度，分析弹道冲击下钛/钢复合板的变形特征和损伤机理。使用LS-DYNA建立数值模型，在验证模型可行性的基础上，改变模型中的波纹几何参数，探究不同波幅和周期对钛/钢复合板抗冲击性能的影响。结果 小能量冲击下，钛/钢复合板抗冲击机制主要是通过复合板的塑性变形来吸收能量，形成塑性开坑变形，且在层间结合处并未发生明显分层现象。结论 工艺参数允许的情况下，增大波幅和减少周期均可提高复合板的抗冲击性能，这是因为大波幅和小周期结构可以增加复合板异质材料的接触面积，提高层间结合力，从而提升复合板抗冲击变形和分层的性能。
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  盘形弹超高速撞击薄板的碎片云特征速度等熵修正模型

  张春波, 陈小伟

  . 2024, (19): 74-81. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.006

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  目的 以盘形弹超高速撞击薄板为研究对象，对碎片云特征速度模型进行分析。方法 针对不同冲击压力下的盘形弹体材料Cu-OFHC和薄板材料Al 6061-T6，计算冲击波和稀疏波等熵卸载作用下粒子速度的区别，研究不同卸载压力下稀疏波等熵卸载过程对碎片云特征速度的影响。结果 利用稀疏波等熵卸载理论求解了碎片云特征速度，并对Bless模型特征速度进行修正，得到了盘形弹体超高速撞击薄板的碎片云特征速度等熵修正模型。结论 对比Bless模型计算结果，等熵卸载修正模型对实验的预测更好，尤其在更高速度撞击下对碎片云头部速度的预测显示出更好的精确度。
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  某燃料运输容器在不同冲击条件下的动态力学响应特征

  魏强, 李继承, 张青平, 颜怡霞, 陈军红, 张怡晨, 郝志明, 李明海

  . 2024, (19): 82-91. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.007

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  目的 识别国标规范要求的典型冲击场景下某燃料运输容器动态力学响应特性，为运输容器的安全设计及防护措施等提供参考。方法 使用有限元方法对某燃料运输容器进行多种典型冲击场景的数值模拟分析，结合试验结果验证模拟方法的正确性和实用性。以典型工况为例，识别燃料运输容器的冲击响应特征，并判别最严酷冲击工况。进一步讨论反弹跌落多次碰撞、螺栓预紧力等多方面因素对响应特征的影响规律。结果 通过与试验结果对比，验证了数值模拟方法的正确性。分析了典型冲击场景下燃料运输容器的响应特征，并推理了相应最严酷冲击姿态。有限元模拟结果显示缓冲结构起到了很好的防护作用。运输容器第一次撞击引起的冲击响应显著高于反弹后再次跌落撞击过程中的冲击响应;螺栓预紧力主要影响局部应力状态，对螺栓塑性变形和破坏的影响不明显。结论 某燃料运输容器具有很好的缓冲性能，可以满足防护要求，不同冲击条件下的最严酷冲击工况互不相同。反弹跌落碰撞和螺栓预紧力对容器整体响应特征及最终变形或破坏形貌无显著影响。
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  某燃料运输容器在多过程序贯冲击条件下的动态力学响应特征

  颜怡霞, 魏强, 张青平, 李继承, 陈军红, 张怡晨, 郝志明, 李明海

  . 2024, (19): 92-101. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.008

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  目的 识别某燃料运输容器在国标规范要求的多过程序贯冲击条件下的冲击响应特性，为运输容器的安全设计及防护措施等提供参考。方法 开展运输容器在1.2 m高度侧跌、钢棒1 m高度贯穿、500 kg重物9 m高度冲砸和1 m高度穿刺等4种事故场景顺序叠加作用条件下的多过程序贯冲击试验，同时开展相应的冲击损伤累积有限元模拟分析，研究运输容器结构在多种冲击载荷序贯叠加作用下的动态响应特征。结果 模拟结果同试验结果符合较好，验证了冲击损伤累积有限元模拟方法的正确性和实用性。试验结果和数值模拟结果均显示在多过程序贯冲击条件下，容器缓冲结构起到很好的防护作用，可对燃料部件产生有效防护，且结构功能保持完好。结论 燃料运输容器具有很好的缓冲性能，可以满足国标规定的多过程序贯冲击条件下的防护要求。冲击损伤累积有限元模拟方法可较准确地分析复杂结构在多过程序贯冲击条件下的动态响应特征，具有较好的实用性。
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  运载撞击事故场景下复杂结构冲击响应数值模拟分析

  张斌, 张青平, 陈建良, 颜怡霞, 何丽灵, 李继承, 郝志明, 李明海

  . 2024, (19): 102-107. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.009

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  目的 发展跨大尺度协同大规模建模数值模拟技术，获得复杂结构在运载撞击事故场景中的冲击响应特征，为结构冲击安全性评估提供支撑。方法 针对复杂结构实际几何形状和尺寸，提出包含“车-包装容器-部件”的大尺度协同大规模有限元建模方法，并基于相关方法开展了受包装容器保护的复杂结构在汽车运载撞击、高速列车运载撞击等事故场景中结构响应的数值模拟分析，分析系统整体和关键部件的运动、变形和破坏等特征。结果 数值模拟结果与相关试验结果符合较好，在汽车运载撞击和高速列车运载撞击条件下，系统整体的运动过程及内部结构的变形和破坏情况与试验结果基本一致，验证了相应有限元建模与分析方法的合理性和实用性。结论 所发展的跨大尺度协同大规模有限元建模与分析方法可较好地解决复杂结构冲击响应分析中存在的几何跨尺度、时间跨尺度、多尺度强非线性等方面困难，为复杂结构在运载撞击事故场景中的冲击安全性分析提供有效支撑。
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  低速冲击下抗事故包装箱冲击保护设计与试验研究

  史湘石, 余国景, 郑权, 孙洪吉, 王延靖, 姚术健

  . 2024, (19): 108-114. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.010

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  目的 旨在探讨抗事故包装箱在低速冲击条件下的冲击保护设计，以提高其对内部物品的保护能力，确保在跌落或碰撞事件中的安全性。方法 利用落锤冲击试验复现低速冲击环境，对3种不同缓冲层设计的冲击保护装置进行了细致的试验分析，评估并对比了它们在防护性能上的表现。结果 试验结果表明，在进行的24组试验中，采用双层组合抗冲击设计的液固耦合冲击保护装置，以其卓越的性能达到了99.50%的冲击防护效率，突显了其在防护性能上的显著优势。同时，改变落锤的下落高度以及内部填充非牛顿流体的黏度，对冲击防护效率有着重要的影响。结论 成功验证了缓冲层设计对提高抗事故包装箱抗冲击性能的重要性。通过合理设计冲击保护装置，可以有效提升包装箱的抗冲击能力，为高风险物品的安全运输提供了科学依据。
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  应用于低速冲击的新型力学超材料

  谭路遥, 邱利彬, 尹霞, 盛俊杰

  . 2024, (19): 115-124. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.011

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  目的 针对低速碰撞场景下的吸能缓冲需求，设计一种具有准零刚度特性的新型力学超材料。方法 首先对力学超材料的几何结构进行参数化建模，超材料主要组成包括薄壁结构与格栅结构。薄壁结构为正弦构型的曲梁，格栅结构由圆杆组成，将薄壁曲梁连接成整体。为了缩短不同应用场景下缓冲结构的设计周期，提出了一种结构力学响应的计算方法。首先建立基于欧拉-伯努利梁原理的薄壁结构运动微分方程，随后提出了一种基于四阶龙格库塔法以及打靶法的数值求解方法，最后基于叠加原理，提出了缓冲结构的力学响应预测方法并进行了相应的线性补偿。结果 提出的数值算法可以准确地计算大柔度薄壁结构的力学响应，从而减少设计迭代的次数，大幅缩短设计周期。结论 准静态试验结果表明，提出的超材料构型具有准零刚度的特点，并且压缩率超过70%。落锤冲击场景下缓冲结构无明显的初始峰值，响应载荷得到抑制。这说明这种超材料在缓冲领域具有很大的应用潜力，尤其适用于体积受限场景下的冲击防护。
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  透明聚脲-玻璃复合件在冲击荷载下的动力学性能研究

  向怡霖, 邱爽, 郭辉, 陈玉, 周自荣

  . 2024, (19): 125-133. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.012

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  目的 聚脲弹性体作为一种多功能高分子聚合物材料，因其优异的理化性能，常作为建筑涂覆材料用于提高结构的力学性能。故以透明聚脲涂覆玻璃为研究对象，分析其动力学性能。方法 通过分离式霍普金森压杆对涂覆不同聚脲厚度的试件开展动态冲击实验，由数据采集系统和高速摄影机对数据进行记录，从而研究透明聚脲涂覆玻璃在冲击荷载作用下的动态力学性能及破坏形态。结果 在应变率120、220和 400 s^–1下聚脲玻璃复合件相较于未涂覆聚脲玻璃的动态压缩强度分别下降了15.8%、16.8%和14.5%，破坏时间相较于未涂覆玻璃延长了240%，且延长的破坏时间与聚脲涂覆厚度呈正比。在不同应变率下聚脲玻璃复合件的耗能系数也均高于未涂覆玻璃，聚脲涂层的厚度也与耗能系数呈正相关趋势。结论 聚脲能够减缓玻璃在冲击荷载下的裂纹扩展速度，延长玻璃破坏时间，并且聚脲的高吸能性和延展性使其在高速冲击下比普通玻璃具有更好的耗散能力。
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  Wf/Zr基复合材料长杆弹在不同速度下的头形转变规律

  任杰, 章浪, 李继承, 邓勇军, 陈小伟, 杜成鑫

  . 2024, (19): 134-143. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.013

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  目的 预测金属玻璃复合材料长杆弹在不同撞击速度下的侵彻/穿甲性能，为优化弹体撞击速度和弹体头部形状等提供理论指导。方法 结合相关侵彻试验，基于细观有限元建模及修正的热力耦合本构模型，开展了钨纤维增强金属玻璃复合材料长杆弹在不同速度下侵彻钢靶的有限元模拟，分析了不同速度下复合材料弹体破坏模式的差异，讨论了撞击速度对复合材料弹体头部形状变化影响规律及其内在机理。结果 低速撞击条件下，复合材料长杆弹体头部的钨纤维发生剧烈的屈曲弯折变形，弯折钨纤维堆积在头部，形成较厚的“边缘层”，且存在1~2条剪切带，弹体头部表现为“细长尖卵”形状;随着撞击速度逐渐增加，弹体头部钨纤维的弯折变形程度逐渐有所降低，“边缘层”厚度也有所减小，且外侧钨纤维开始发生屈曲回流，头形逐渐转变为“短粗尖卵”形状，且尖锐程度随撞击速度增加而降低;在高速撞击条件下，弹体头部“边缘层”显著变薄，同时最外侧钨纤维发生屈曲回流，弹体头部表现为“扁平”形状。结论 撞击速度对复合材料弹体的头部变形及破坏特征具有重要影响。随着速度增加，复合材料弹体头部形状逐渐从“细长尖卵”转变到“短粗尖卵”，最后变为“扁平”。
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  聚乙烯醇比色纤维膜结合神经网络学习技术用于细菌污染检测

  孙武亮, 董俊慧, 楠顶, 李文博, 高晓波, 孙文秀

  . 2024, (19): 144-152. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.014

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  目的 细菌污染是影响食品安全的主要因素，开发更准确、快速、无创的检测技术对保障饮食安全有重要意义。方法 本实验使用静电纺丝技术制备了聚乙烯醇(PVA)/花青素(cy)纳米纤维膜(C-PVA cy)，结合人工神经网络学习技术(Artificial Neural Networks，ANN)建立了对细菌污染程度的预测模型，实现了通过颜色变化精确预测细菌浓度。使用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪测定C-PVA cy结构及成分;再测定其对pH和大肠杆菌的颜色响应性，研究其检测性能;再使用ANN技术对膜的颜色变化进行学习并建立预测模型。结果 C-PVA cy具有粗细均匀的纳米纤维丝(直径为747 nm)，cy被成功引入其中。纤维膜在不同pH下有明显的颜色差异，其对不同浓度的大肠杆菌呈现了从深红色到棕红色的颜色变化，检测限为9.8×10¹ cfu/mL。使用ANN成功建立了C-PVA cy颜色值(L*，a*，b*值)与细菌浓度的预测模型，验证准确率可达96%。结论 C-PVA cy纳米纤维颜色指示膜结合ANN实现了细菌污染程度的精确预测，操作便捷，准确度较高，为食品安全性快速检测提供了新思路。
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  复合碳纳米导电油墨在压触式印刷电子器件中的应用

  刘嘉铭, 王琪, 高智勇

  . 2024, (19): 153-163. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.015

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  目的 为解决单一填料导电油墨导电性差、成本高和应用范围窄的问题，混合碳纳米管、石墨和炭黑制备复合碳纳米导电油墨。将该油墨应用于压触式印刷电子器件开发，研究其在印刷电子器件中的应用效能。方法 探究复合填料的质量分数配比与研磨时间对油墨方阻的影响，通过对比实验确定油墨优选配方。基于优选油墨提出一种可实现多点位识别的压触式电子器件架构及交互模式。完成压触点位识别功能的软硬件设计，结合丝网印刷工艺制造纸基编码电路，测试该油墨在纸基电路上的表面状态和导电性，评估器件识别准确率与稳定性。结果 当碳纳米管、石墨和炭黑的质量分数分别为4.1%、3.0%和10.2%时，油墨方阻达到29 Ω/sq，纸基电路电阻范围是4.02~12.95 kΩ。该器件能满足单击、双击的压触需求，可实现对单一点位和组合点位100%的识别准确率，在1 000次压力加载—卸载后能稳定工作。结论 复合碳纳米油墨弥补了单一填料油墨的不足，有效提升了油墨的导电性。采用该油墨研制的压触式印刷电子器件能实现对不同点位和模式压触信号的精准识别与正确语音交互。
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  氮化硼纳米片表面修饰及其在导热涂料中的研究进展

  官燕燕, 屈贞财, 包勇, 陈海生, 吴成英

  . 2024, (19): 164-170. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.016

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  目的 研究氮化硼纳米片表面修饰对导热涂料性能的影响，以改善微电子产品的散热功能。方法 从氮化硼纳米片的制备出发，介绍了共价修饰和非共价修饰氮化硼纳米片的表面处理技术，综述了氮化硼纳米片分别与环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂等高分子材料制备复合导热涂料的研究进展及氮化硼纳米片用于导热涂料存在的现行问题。结果 自上而下策略是氮化硼纳米片制备工艺中应用最广的策略方法，通过共价和非共价修饰氮化硼纳米片可以有效改善氮化硼纳米片与高分子材料的相容性，进而提升氮化硼纳米片与高分子材料制备的复合涂料的导热性能。结论 氮化硼纳米片表面修饰在导热涂料领域具有广阔的应用前景，将为微电子产品的散热问题提供更有效的解决方案。
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  硅氧共掺DLC薄膜的制备及阻隔性能研究

  印莲华, 刘忠伟

  . 2024, (19): 171-178. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.017

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  目的 研究硅(Si)、氧(O)元素掺杂对类金刚石(Diamond like Carbon，DLC)薄膜沉积、结构、表面形貌以及阻隔性能的影响，为高效制备高阻隔硅氧共掺类金刚石(Si and O Incorporated DLC，Si/O-DLC)薄膜提供新的思路参考。方法 利用微波等离子体化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate, PET)基底表面沉积Si/O-DLC薄膜，具体研究反应单体中六甲基二硅氧烷(Hexaethyldisiloxane，HMDSO)含量对薄膜沉积和阻隔性能的影响。通过台阶仪、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)表征薄膜厚度、结构和微观形貌，并通过测试氧气透过率表征复合薄膜的阻隔性能。结果 随着混合气体中HMDSO含量增加，薄膜的沉积速率提高，不同高度位置上沉积速率波动变弱，平均沉积速率最高达到310 nm.min^–1，同时，薄膜中Si、O元素含量增加，相关的键合结构含量增加，薄膜表面致密性变差，氧气阻隔性能变弱;当HMDSO流量控制在1 mL.min^–1时，PET薄膜的氧气透过率可从未涂覆时的132 mL.m².d^–1降低至2 mL.m².d^–1，阻隔性能明显改善。结论 在一定工艺条件下，通过微波PECVD技术在PET薄膜表面涂覆Si/O-DLC薄膜，可明显改善其阻隔性能。
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  天然高分子基pH响应智能包装在食品领域应用研究进展

  李乐苹, 杨慧杰, 李超, 赵伟光, 杜健, 王海松

  . 2024, (19): 179-189. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.018

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  目的 综述近年来天然高分子基pH响应智能包装材料的研究进展，分析提高色素稳定性、灵敏性和准确性的方法，为pH响应的智能指示包装进一步发展提供科学的理论基础。方法 介绍pH响应智能包装的实现途径及变色机理，通过对已有研究的现状和结果进行分析，重点总结提高pH指示剂稳定性、灵敏性、准确性的方法，讨论天然多糖、蛋白质及脂质作为基质在pH响应智能包装材料中的最新应用进展，对pH响应天然高分子基智能包装材料目前存在的问题及未来的发展趋势进行分析。结论 包括多糖、蛋白质、脂质及其组合在内的天然高分子材料已经在食品保鲜及指示薄膜和涂层方面得到了广泛应用。目前研究的总体目标是提高pH响应包装材料的安全性和质量，降低成本和对环境的负面影响，实现智能包装的工业化生产。
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  苏木色素-滤纸指示标签的制备及其对猪肉新鲜度的监测

  赵洪喜, 周景廉, 尹兆京, 余祥英

  . 2024, (19): 190-198. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.019

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  目的 以天然色素苏木色素为pH指示剂，制备一种可视化监测猪肉新鲜度的指示标签，并探究其实际应用效果。方法 以苏木色素提取液为指示剂，以定性滤纸为载体制备指示标签。利用比色分析和氨敏感性分析，测试表征标签的指示性能，并进一步将指示标签应用于猪肉的新鲜度监测。结果 比色分析结果显示标签在pH 4~12范围内会随着pH的增大逐渐由黄色变为暗红色，颜色变化明显;氨敏感性分析结果表明，氨水浓度越高，则标签变色越显著，且变色速度越快。猪肉新鲜度监测实验结果表明，随着猪肉腐败程度的加深，指示标签的颜色由黄色变为暗红色，颜色变化明显，且标签的ΔE与猪肉的pH、挥发性盐基氮(TVB-N)含量呈良好的线性关系(R²分别为0.989 7、0.916 3)，可用于猪肉新鲜度的监测。结论 以天然色素苏木色素为pH指示剂、以定性滤纸为载体可构建一种基于色差变化或色差变化时间来监测肉制品新鲜度的指示标签，研究结果可为构建新型天然色素类食品新鲜度指示标签提供参考。
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  纤维素基水凝胶薄膜在食品包装领域研究进展

  杨慧杰, 李超, 李乐苹, 杜健, 王海松

  . 2024, (19): 199-214. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.020

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  目的 探索石油基塑料的可生物降解替代品，并提高食品的质量和安全性，制备可降解纤维素基包装材料成为当下最有前景的候选方案。方法 详细总结纤维素基水凝胶材料的特点、制备技术、在食品包装领域的应用现状和面临的挑战，重点对用于食品包装的高力学强度水凝胶薄膜、抗菌抗氧化水凝胶薄膜、黏附水凝胶薄膜、自愈功能水凝胶和环境响应型水凝胶薄膜等的研究进行综述。结果 目前多功能性纤维素基食品包装材料经过数十年的探索发展，已经成为一种制备技术成熟、应用范围广泛的包装材料之一。可持续食品包装是确保食品系统安全的关键因素，在对包装材料质量和产品安全方面进行权衡的基础上，研究并制备纤维素基包装材料是未来食品包装材料的主要发展趋势。
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  贮藏温度和时间对麻辣蛤蜊罐制品贮藏期间品质的影响

  丁亚欣, 陆冰怡, 刘宝林, 魏紫莹, 刘志东

  . 2024, (19): 215-222. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.021

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  目的 针对贝类罐制品贮藏期间品质变化情况不明和调控手段缺乏等问题，研究温度和时间对贝类罐制品贮藏期间品质变化的影响。方法 以麻辣蛤蜊罐制品为研究对象，分析贮藏温度(4、10、25、30 ℃)对其食用和营养品质的影响规律，探讨其品质变化原因及调控措施。结果 低温贮藏(4、10 ℃)可以较好地保持麻辣蛤蜊罐制品的感官和质构品质，减缓脂肪的游离速度;贮藏温度对脂肪酸组成的影响不明显，饱和脂肪酸和单、多不饱和脂肪酸含量基本稳定;在贮藏期间，亚麻酸和反式亚油酸含量增加，二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸含量减少。结论 低温贮藏(4、10 ℃)有利于保持贝类罐制品良好的食用品质和营养品质。
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  瓶装材料对贮藏末期核桃油风味的影响

  胡伯凯, 税会霞, 张东亚

  . 2024, (19): 223-232. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.022

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  目的 探究不同瓶装材料对贮藏末期核桃油的挥发性风味物质组成的影响。方法 采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气相色谱-质谱(GC-MS)方法，对敞口玻璃烧杯、马口铁罐、玻璃油瓶盛装核桃油(过氧化值的限定值为0.25 g/100 g)的挥发性风味物质组成进行分析，并采用相对气味活度值(ROAV)来判定主体挥发性香气成分。结果 在不同包装的核桃油中共检出10类65种挥发性风味成分(共有30种成分)，主要有醛类和烷烃类;结合ROAV值筛选出8种关键香气化合物，对各样品总体风味贡献最大的组分为辛烯醛、1-辛烯-3-醇，且在对照组和烧杯组中未检测到辛烯醛。结论 采用玻璃油瓶包装具有关键香气化合物变化小、不良气味成分ROAV值低且货架期更长，经综合考虑建议将其作为核桃油包装材料。
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  基于CiteSpace的国内外冷链物流热点及趋势探析

  黄虹, 谢如鹤, 杨雅斌, 章桂永, 乔鹏亮

  . 2024, (19): 233-246. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.023

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  目的 旨在深入分析国内外冷链物流领域研究的热点和发展趋势，为相关研究者提供参考。方法 采用CtieSpace软件作为研究工具，以2006—2023年CNKI和WOS数据库中的核心期刊上的冷链物流相关论文作为样本，通过发文趋势分析、发文机构分析、载文期刊分析、
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  基于相对雅可比法的双臂协同避障运动控制

  梁国祥, 姜喜胜, 吴剑雄, 李思敏, 杨芳艳

  . 2024, (19): 247-255. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.024

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  目的 针对双机械臂系统在包装作业环境中的控制，提出1种具有实时避障功能的双臂协作算法。方法 根据双臂相对位置关系求得相对雅可比矩阵，从而控制双臂末端的相对位姿，以达到双臂协作的效果。同时，该算法利用了双机械臂形成的冗余度特性对其进行自主运动规划，双臂构型根据障碍物位置与双臂相对位置进行实时调整，实现零空间避障的效果。之后建立双机械臂仿真对算法进行验证。结果 双臂在执行协作任务的过程中，机械臂与障碍物的距离>0.18 m，双臂之间距离>0.25 m。该方法不仅确保了双臂协作时的无碰撞运动，还充分利用了每个机械臂的冗余自由度，从而提高了机械臂运动的灵活性，且运行速度平稳、无较大突变。结论 采用所提出的双臂协同避障算法，可实现双臂协作时的无碰撞功能，对于包装作业等复杂环境下有一定应用价值。
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  袋装成品粮集装箱自动装卸装备末端落袋位姿仿真分析

  李颍鹏, 徐雪萌, 徐永森, 王博士, 贾世豪, 刘权

  . 2024, (19): 256-264. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.025

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  目的 解决袋装成品粮集装箱内码垛时落袋不规则、落袋点模糊影响码垛位置精度的问题。方法 本文采用ANSYS/LS-DYNA对袋装成品粮落袋过程进行仿真分析，并搭建袋装成品粮落袋试验平台进行试验，使用高速摄像机观察袋装成品粮落袋过程，分析袋装成品粮输送速度、落袋高度在落袋过程中的应力分布及落袋机理，确定最大等效应力出现的区域以及最佳落袋参数组合，验证仿真研究的准确性。结果 仿真结果表明，袋装成品粮在离地600 mm跌落后水平位移相对较少，且输送速度越小成品粮跌落后的水平位移越小。成品粮跌落冲击地面时，所受冲击应力集中在下层中部。结论 堆垛码垛系统水平运输，输送速度为0.7~1.0 m/s、输送高度为200 mm时袋装成品粮能够被水平推送出输送带末端，输送速度为0.3 m/s、输送高度为600 mm时袋装成品粮翻转落袋到地面姿态最佳，且在水平方向上的平均位移最小，满足袋装成品粮集装箱自动装卸装备的末端落袋工作需求。有限元模型与实际落袋位姿情况基本符合，对袋装成品粮集装箱自动装卸装备的末端落袋位姿分析具有一定的参考。
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  基于改进人工蜂群算法的四向穿梭车仓储系统货位优化研究

  李丽, 刘保国, 武照云, 何学武, 赵彬彬

  . 2024, (19): 265-274. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.026

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  目的 针对四向穿梭车仓储系统中多设备并行作业的特点和高效作业的需求，对其货位优化进行研究。方法 建立了考虑入库效率、货架稳定性、作业均衡度和货物关联性4个因素的货位分配组合优化模型，设计了改进人工蜂群算法求解该模型。利用多目标Pareto支配解概念生成初始解，融合遗传算法和变邻域搜索算法思想进行解的优化搜索，以提高算法的性能。为更好地确定算法参数，进行了算法参数敏感性试验。针对3种(大、中、小)入库规模和9种不同仓位下的入库，进行了改进人工蜂群算法、遗传算法和蚁群算法3种算法的求解。结果 入库规模越大，改进人工蜂群算法优势越明显，大规模下相比遗传算法和蚁群算法，其性能分别提升了13.14%和19.32%;不同仓位下相比另2种算法，其性能提升了6.38%~26.76%。结论 文中所建立的货位分配优化模型更接近仓储系统的实际工作状态，所提出的算法能够有效进行入库货位分配，提高了仓库运作效率。
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  改进A算法的校园无人配送路径规划

  张文明, 吴岳忠, 文亚, 刘富民, 谭筠, 邓彬

  . 2024, (19): 275-282. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.027

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  目的 以校园为应用场景，针对A*算法规划的路径存在搜索效率低、拐角大且不符合校园无人配送车的运行约束条件等问题，提出一种基于A*算法改进的高效路径搜索算法。方法 首先通过改进评价函数的具体计算方式并为预估函数部分附加一个权重系数来减少不必要的往返搜索，以提高搜索速度;然后计算向量角和作线段来剔除冗余节点，以减小路径总长度;接着对OPEN表的数据存储结构进行替换，使用最小堆替换数组以更快访问最优节点，提升算法计算效率;最后采用贝塞尔曲线对路径进行平滑处理，使带尖角的地方变平滑，减小拐角。结果 通过实验结果可知，改进后的A*算法相比于传统A*算法的搜索效率提高了58%，路径平滑程度也有显著提高。结论 改进后的A*算法可以用于校园无人车的路径规划，验证了算法的可行性。
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  基于跌落仿真的集成灶包装优化设计

  宋畅, 范正炼, 马荣鑫, 龙依婷

  . 2024, (19): 283-290. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.028

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  目的 对集成灶的跌落缓冲包装进行原始的设计及优化，要求通过实体样机测试验证并满足装柜量要求。方法 首先，用缓冲系数法对包装进行初始设计得到最小厚度;其次，用ABAQUS建立跌落有限元模型做模拟测试，获取精确的脆值来校准最小厚度，以进行装柜尺寸约束判定;最后，通过仿真位移云图和等效塑性应变云图做跌落过程的失效分析，对包装进行局部优化。改善前后的方案同步做实体样机测试验证。结果 仿真模型的云图显示，基于包装优化方案的侧板等效塑性应变从0.158降低到0.020，达到了仿真判定合格的标准，与测试结果一致，同时装柜量能得到保证。结论 仿真模型与缓冲系数法结合的设计方法，能有效指导包装设计，节约测试资源，缩短开发周期。
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  高阻隔铝塑袋-集装袋自动化复合工艺及装备研发

  牛虎利, 王浩, 张嘉钰

  . 2024, (19): 291-298. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.029

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  目的 针对高阻隔性铝塑袋与集装袋复合成型，传统制备工艺效率低下以及加工精度标准差等问题，研发了高阻隔包装袋复合新工艺，并设计了将二者自动复合成型的专用机械装备。方法 基于模块化设计的原则，通过对生产线的各个工段进行细致的三维建模研究，各部分达到最佳协同效果，之后进行样机调试优化。结果 解决了大型柔性袋自动输送加工难题，经试验，新工艺与原工艺相比连接强度提升2~3倍、生产效率提升5倍，中线偏差精度控制在10 mm之内。结论 该自动复合成型装备结构合理，保证加工质量的前提下大大解放劳动力，为柔性包装行业及其他类型生产线设计提供可参考案例。
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  喷墨打印技术在印刷显示制造中的应用

  王雨欣, 刘江浩, 王卉, 张婉, 齐英群, 侯兰兰, 乔云, 徐英杰, 黄蓓青

  . 2024, (19): 299-309. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.030

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  目的 为深入了解喷墨打印技术在显示器件制造中发挥的作用，开拓该印刷技术的应用领域和场景，加快推进喷墨打印大尺寸显示屏的商业化应用和工业化生产。方法 分析显示器件制造中现有工艺的不足，阐述喷墨打印技术的原理及技术优势，结合大量研究实例和科研成果，进一步说明该技术在显示器件，尤其是有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)和量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diode，QLED)制造中的应用和作用，最后结合研究现状总结目前的发展瓶颈，指出解决方向。结论 喷墨打印技术在印刷显示制造中发挥出独特优势，具有广泛的适用性和巨大的应用价值，面向产业化生产的道路虽有挑战但前景可期。
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  基于照相测色的镭射纸印品颜色检测方法研究

  李壹帆, 陈楚雄, 卢卫东, 乔向东, 徐峰, 刘瀚强, 刘兴海, 梁金星

  . 2024, (19): 310-317. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.031

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  目的 应用于精美包装的镭射纸表面具有光学微纳周期性结构，会对光产生散射、衍射和干涉等物理作用，难以采用分光光度计等传统颜色测量仪器对其颜色信息进行客观、准确及可重复测量。针对镭射纸印品颜色检测误差大、印品颜色稳定性控制难的问题，提出一种基于照相测量的镭射纸印品颜色稳定性检测方法。方法 首先对样本进行视觉标定，选定标准印品的可接受色差宽容度样本集;其次使用均匀漫射照明拍照系统拍摄标准印品及样本集的数字图像，并使用光谱重建方法重建样本的光谱反射率，依据色度学理论计算拍摄样本颜色数据;再使用凸包算法构建合格印品的可接受色差宽容度色域体及对应的椭球和椭圆;最后拍摄任意待测试印品的数字图像，并获取其颜色数据，通过色域体和待测印品的位置关系来判断待测印品的色相是否合格。结果 实验结果表明，所提方法能够实现镭射纸印品颜色的准确鉴别，对合格样品的检测精度能够达到100%，对不合格样品的检测精度能够达到90%以上。结论 可以实现视觉感知一致的镭射纸颜色稳定性检测，为镭射纸印品颜色的品控提供了解决方案。
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  高弹EPE泡沫两自由度连续冲击包装动力学响应研究

  陈家璇, 周卫中, 张美, 林志杨, 卢富德

  . 2024, (19): 318-324. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.032

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  目的 基于产品在包装运输过程中经常遭受多次跌落冲击，探究两自由度高弹EPE泡沫包装在连续冲击载荷下的动力学响应。方法 以密度为34 kg/m³的EPE泡沫为研究对象，建立高弹泡沫本构方程，并通过ABAQUS构建两自由度高弹泡沫包装系统有限元模型，并进行有限元模拟。利用ABAQUS中的Hyperform模型和Mullins效应来模拟高弹泡沫产品在连续冲击载荷下的加速度响应。结果 通过对比试验和仿真结果可知，两自由度高弹EPE泡沫包装系统在连续冲击下，其产品加速度变化趋势明显，且泡沫的软化效应会降低其缓冲性能。结论 在两自由度包装系统中，冲击对底层产品的影响持续时间较长，并且冲击作用会导致泡沫出现软化现象。在泡沫压实阶段，应力会急剧上升。
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  瓦楞纸板方管柱力学性能与压溃模式研究

  齐宏伟, 杨颖, 秦杰, 赵凯圆

  . 2024, (19): 325-333. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.033

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  目的 研究不同构造瓦楞纸板方管柱在准静态轴向荷载作用下的力学性能和破坏模式，获得综合性能最优构造方案。方法 通过改变瓦楞纸板方管柱构造方向和层数，设计制作4种构造形式的瓦楞纸板方管柱，通过开展轴向荷载作用下的静载荷试验，系统研究典型构造瓦楞纸板方管柱的力学性能和破坏模式。结果 获得了4种构造形式瓦楞纸板方管柱载荷-位移曲线、分阶段变形破坏形态和试验关键参数。竖向瓦楞纸板方管柱呈现2种变形模式，平台阶段为体现瓦楞板叠层压缩小变形特征的塑性坍塌渐进屈曲模式，压溃阶段为体现薄壁管凹凸大变形特征的塑性坍塌渐进屈曲模式，破坏阶段呈现明显的脆性特征。横向瓦楞管柱呈现稳定的锯齿形塑性坍塌渐进屈曲模式。双层瓦楞管柱在压缩过程中会发生相互作用，脆性破坏特征减弱。外横内竖瓦楞管柱构件整体压溃模式稳定，呈现塑性破坏特征。结论 瓦楞纸板方管柱的力学性能和破坏模式与构造形式有关，外横内竖瓦楞纸板方管柱融入了约束设计和导向设计理念，其力学性能优越。
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  不同缓冲方式下发电机空投跌落冲击仿真与性能分析

  廖圣洁, 阳静, 方政, 朱景山

  . 2024, (19): 334-339. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.034

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  目的 比较空投发电机的2种缓冲方案的优缺点并确定防护区域。方法 基于ANSYS/LS_DYNA有限元分析软件，建立发电机空投三维仿真模型，对其跌落冲击混凝土地面过程进行仿真，比较2种缓冲方案下发电机的损伤情况，重点分析了在着陆时发电机的形变、应力变化和破坏方式。结果 根据仿真结果，采用蜂窝纸板缓冲因重量分布不均导致叶片脱落，而钢丝绳减震器能够显著降低最大应力，仅为蜂窝纸板的43.6%，但可能出现再弹起。着陆时的冲击应力主要集中在发电机底部外壳、连接轴和柴油机底座。结论 利用有限元软件仿真分析发电机的跌落冲击是可行和有效的，可以比较不同缓冲方法的效果，极大地降低了试验成本，并可用于空投发电机的安全设计与评估。
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  枪弹包装箱通用化、系列化、组合化设计

  李敏娇, 潘敏, 王琳, 李晓寅, 张亚军, 乔羽, 孙博文

  . 2024, (19): 340-345. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.19.035

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  目的 提高枪弹包装箱通用化、系列化、组合化水平，满足枪弹保障需求。方法 研究枪弹包装箱的现状和发展趋势，通过精简包装箱规格、统一包装箱平面尺寸、设计包装箱高度系列、规范包装箱主体结构、统一包装箱堆码接口、创新包装箱交错堆码方式等规范枪弹包装箱的设计。结果 对枪弹包装箱进行通用化、系列化、组合化设计，试制了样箱，并试验验证了设计的合理性、先进性。结论 通过对枪弹包装箱进行通用化、系列化、组合化设计，实现一箱多用、不同规格包装箱的“乐高式”混合交错堆码，可提高包装箱的利用率、堆码稳定性，利于机械化装卸、集装化运输、成套化保障。