2024年, 第0卷, 第3期　
刊出日期：2024-02-18

  

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  沸石胶凝增强复合包装板材的制备及性能

  史云青, 卫灵君, 李一鸣, 孙昊

  . 2024, (3): 1-9. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.001

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  目的 为了拓展固废资源化的应用，本研究以生物质废料(秸秆粉、废木屑)为基体，以预处理后的污水污泥焚烧灰作为填料，采用热压成型制备了一种沸石胶凝增强复合包装板材。方法 通过XRD、SEM等方法表征预处理前后填料的元素组成、晶体结构、微观形貌等，并研究预处理填料对制备复合包装板材性能的影响趋势以及增强机制。结果 添加质量分数为22.5%的预处理后的填料制备的复合板材，其弯曲强度为27.73 MPa，压缩强度为44.38 MPa，在力学性能、隔热性能和吸水厚度膨胀率等方面均明显优于未经过预处理的对照组，满足GB/T 7284—2016《框架木箱》、GB/T 23898—2009《木托盘用人造板》等国家标准的要求。复合板材性能的增强主要归因于预处理引起填料相组成及结构的变化。由于方沸石晶相的生成，填料对自身和基体的吸附性、易分散性得到极大改善。结论 经过预处理的填料制备的沸石胶凝增强复合包装板材性能优异，在木包装领域及建筑领域具有广阔的应用前景。该研究可为大宗固体废弃物资源化利用提供高附加值的解决方案，还可以为缓解林产资源短缺的现状提供新的思路。
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  改良溶胶凝胶法处理铜基防腐木改性研究

  王小燕, 云虹, 韩一琳

  . 2024, (3): 10-17. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.002

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  目的 以溶胶凝胶法为基础进行改良，通过温和改性铜基防腐木，从而提高防腐木中铜基防腐剂有效成分的性能。方法 以杨木为研究对象，选取正硅酸乙酯作为溶胶凝胶反应的前驱体，探究直接浸渍和原位固定2种溶胶凝胶方法分别对ACQ防腐剂和CA防腐剂浸渍后的试件性能的影响。结果 2种溶胶凝胶方法均可在杨木的导管中形成二氧化硅网状结构，进而使防腐剂中铜离子的固着率提高2%~9%。结论 通过接触角、热重和防霉等性能测试的结果可知，2种溶胶凝胶法均能提高木材的疏水性、热稳定性和防霉性能，具有较好的改性效果。
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  生物基施胶剂制备及在纸张中应用研究进展

  王明权, 谈继淮, 李国峰

  . 2024, (3): 18-28. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.003

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  目的 综述国内外生物基施胶剂的最新研究进展，为高品质生物基施胶剂的工业化开发提供思路和理论依据。方法 在理解施胶机理的基础上，对现有生物基施胶剂(松香施胶剂、植物油基施胶剂和多糖施胶剂)的结构和性能“构效关系”进行归纳、总结和分析。结果 通过对生物基原料进行可控物理和化学改性，在不破坏纸张强度的基础上赋予纸张优良的防水、耐油、水蒸气阻隔等特性。结论 生物基施胶剂具有原料来源广泛、结构可调、无毒和可生物降解等突出优点，在未来纸包装材料中具有广阔的应用前景。
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  PLA/PBS荧光复合材料的制备及性能研究

  王希越, 黄丽婕, 曹畅, 黎怡杉, 莫琪, 薛美贵

  . 2024, (3): 29-36. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.004

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  目的 聚乳酸(PLA)具有良好的加工性能和生物相容性，通过加入耐热性能好的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)可改善其力学性能和热力学性能，再加入365 nm长波荧光粉和色母粒制得的复合材料使其获得荧光防伪性能与色彩性能。方法 以聚乳酸为基体，利用双螺杆挤出机将PLA、PBS、荧光粉、普通色母熔融共混后挤出，得到含不同比例PBS的PLA/PBS共混材料，含不同比例荧光粉的PLA/PBS荧光复合材料，以及含不同比例色母的彩色PLA/PBS荧光复合材料，并对复合材料进行力学性能分析、热力学性能分析、红外分析、色彩性能分析、微观形貌分析等。结果 通过实验得出，当PLA/PBS质量比为6/4、荧光粉质量分数为5%、色母质量分数为0.5%时综合性能最佳。结论 制备了有色PLA/PBS荧光复合材料，赋予复合材料防伪的荧光性能和美观性，并且得到热力学性能有所改善的环境友好型复合材料，拓宽了PLA在3D打印领域和现代工业领域的应用。
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  用于信息存储与防伪的动态荧光防冻水凝胶

  文博, 李蔚, 陈挺, 王志琴, 肖宁育

  . 2024, (3): 37-44. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.005

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  目的 为了提高水凝胶在恶劣环境下的适应能力，探究在信息存储与防伪中的应用前景，本次研究制备一种荧光聚合物水凝胶，提高水凝胶的机械稳定性、保湿性、多环境稳定特性，以及实现将代码信息隐藏在水凝胶内部的测试。方法 在70 ℃下将羧甲基纤维素钠(CMC)溶于水/二甲基亚砜(DMSO)体系，并在此基础上添加丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸-2甲氧基乙酯等，用荧光溶液书写特定图案，最后将混合溶液进行紫外光固化，宏观上利用万能试验拉伸机、差式扫描量热仪对其进行力学与防冻性能表征;在微观上使用傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜对其内部物质与形貌特征进行描述。结果 结果表明，水/DMSO体系可以提高低温下凝胶的力学性能;其次，制备得到的透明水凝胶在水浸泡下会出现溶胀现象，然后在DMSO溶液中恢复透明，利用这一现象可以实现荧光信息的隐藏与加密。结论 利用水凝胶在不良溶剂中的微相分离和有机溶剂中的溶胀现象，将荧光图案隐藏在其中，溶胀时紫外光下不显示信息，待恢复透明时信息可见，使其在信息加密领域具有广阔的应用前景。
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  木质素碳量子点在防伪包装中的应用研究

  马子航, 张培培, 孔得贤, 秦秀钊, 徐长妍

  . 2024, (3): 45-54. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.006

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  目的 探索木质素碳量子点(CQDs)荧光油墨及其书写式标签、CQDs/聚乙烯醇(PVA)复合荧光薄膜在防伪包装中的应用潜力。方法 以木质素为碳源，采用一锅水热法得到未掺杂碳量子点O-CQDs和硫掺杂碳量子点S-CQDs，并以此为荧光填料，以乙醇、乙二醇和丙三醇的混合液为溶剂，制备荧光油墨及其书写式荧光标签和CQDs/PVA复合荧光薄膜，探索其荧光防伪性能。结果 硫掺杂木质素碳量子点油墨MS-CQDs及其书写标签、PVA复合薄膜在可见光下均无色，在365 nm紫外光照下则呈现强烈的淡蓝色荧光。结论 MS-CQDs书写式称量纸荧光标签及其与PVA的复合薄膜均具有良好的荧光性能，在荧光防伪领域具有良好的应用潜力。
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  鲜牛奶品质参数的动力学特性研究及货架期预测

  殷献华, 殷诚, 钱静, 王琳, 郭涛

  . 2024, (3): 55-61. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.007

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  目的 为了研究鲜牛奶的品质参数变化规律，建立鲜牛奶的货架期模型。方法 对鲜牛奶的脂肪、蛋白质、pH值和酸度在不同贮藏时间和温度内的变化进行分析，通过食品化学反应动力学方程和阿伦尼乌斯方程对鲜牛奶品质参数进行动力学特性研究。结果 鲜牛奶中脂肪、蛋白质、pH值在贮藏期内呈下降趋势，酸度呈上升趋势。4 ℃能减缓鲜牛奶pH值的下降和酸度的上升。结论 酸度能很好地表达鲜牛奶品质的变化过程，并且通过化学反应动力学特性研究得到了鲜牛奶酸度的活化能和基于酸度的鲜牛奶的货架期模型。
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  低温驯化结合冰温贮藏对猕猴桃品质的影响

  范思仪, 陈爱强, 张倩倩, 刘朴, 关文强

  . 2024, (3): 62-71. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.008

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  目的 研究不同低温驯化处理方式结合冰温贮藏对猕猴桃品质的影响，为猕猴桃贮藏保鲜提供新技术。方法 将猕猴桃在冰温(−0.5±0.2)℃、快速驯化(4 ℃驯化48 h)结合冰温和慢速驯化(10 ℃驯化24 h后再4 ℃驯化24 h)结合冰温的条件下贮藏180 d，定期测定猕猴桃相关指标。结果 贮藏结束时，对照组可滴定酸(Titratable Acid，TA)含量为0.733%、维生素C(Vitamin C，VC)含量为208.7 mg/kg、硬度为0.692 N，而慢速驯化组的TA含量为1.053%、VC含量为259.4 mg/kg、硬度为1.119 N。与对照组相比，低温驯化结合冰温贮藏能够降低质量损失率、冷害率及腐烂率，抑制可溶性固形物(Soluble Solids，TSS)、丙二醛(Malondialdehyde，MDA)含量的增加，脂氧合酶(Lipoxygenase，LOX)活性的上升和自由水的损失，以及保持了过氧化物酶(Peroxidase，POD)的活性。结论 慢速驯化比快速驯化处理能够更有效地保持冰温贮藏猕猴桃的品质，延长采后贮藏保鲜的时间。
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  玉米种子真空冷冻干燥微观实验研究及模型分析

  张哲, 张智弘, 张靖含, 计宏伟, 田津津, 李昌宁, 刘训杰

  . 2024, (3): 72-80. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.009

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  目的 探究真空冷冻干燥技术对玉米种子的影响。方法 基于光学显微镜成像及真空冷冻干燥技术探究各冻干条件(冻结终温、升华干燥温度、解析干燥温度)对玉米种子细胞微观结构的影响。对比分析细胞形态学参数(当量直径、周长、面积、圆度)和含水率的变化规律，建立真空冷冻干燥条件与细胞形态学参数变化率之间关联的数学拟合模型。结果 细胞形态学参数变化率和含水率与冻结终温呈负相关趋势，随升华干燥和解析干燥温度的升高呈现先减少后增大的趋势，且升华干燥温度对玉米种子形态学参数变化率影响最大。在冻结终温为−25 ℃、升华干燥温度为5 ℃、解析干燥温度为40 ℃下，含水率(12.81%)最低。在细胞的当量直径(9.2%)、周长(8.4%)、面积(17.68%)的变化率最小且圆度(1.78%)小于4%时，干燥效果最好。采用二次多项式模型，决定系数R²均接近于1，FSSE和FRMSE均接近0。结论 该数学模型能较好地描述各真空冷冻干燥条件对玉米种子细胞形态学参数的影响，可在一定范围内对玉米米种子真空冷冻干燥后的品质进行控制。
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  不同种植条件莲藕的真空包装品质综合评价

  张若妍, 钟宇, 邓云, 万俊, 姚梦丽, 章敏燕, 赵芳

  . 2024, (3): 81-90. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.010

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  目的 研究真空包装及不同种植条件对莲藕贮藏和营养品质的影响，明确品质指标间的相关性，建立莲藕采后品质综合评价体系。方法 首先对比真空包装对莲藕失水率及色泽的影响。在此基础上以真空包装的莲藕为实验材料，研究露天和大棚2种种植方式及长、短种植周期对莲藕贮藏品质和营养成分的影响，利用品质指数(Lotus Quality Index，LQI)对莲藕营养品质进行评价。结果 低温下，真空包装能有效缓解莲藕水分散失及维持外观色泽，将货架期从2 d延长至10 d左右。大棚长周期种植的莲藕耐贮性最强，外观品质保持较好，而大棚短周期产品营养品质最佳。单位质量莲藕中可溶性固形物(Total Soluble Solids，TSS)、总糖、淀粉、可溶性蛋白、抗坏血酸(Vitamin C，Vc)和总酚经10 d贮藏后均增加。LQI表明真空包装有利于维持莲藕贮藏期间的营养价值。结论 大棚种植有效提升了莲藕的营养及贮藏品质，而种植周期要结合经济效益决定。
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  精氨酸对引起采后蓝莓腐烂的链格孢靶标菌的抑制效果研究

  王佳琦, 杨雪, 赵汝楠, 朱恂飞, 刘闯, 张爽, 严雪瑞

  . 2024, (3): 91-98. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.011

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  目的 旨在筛选引起蓝莓采后腐烂的链格孢靶标菌株，并比较L-精氨酸和山梨酸钾对其抑制效果，为蓝莓采后链格孢腐烂病的防控提供前期基础。方法 通过组织分离法结合单孢分离法进行致腐菌的分离，采用ITS序列分析进行属水平鉴定，采用ATP序列分析结合形态学观察进行种水平鉴定，采用平板抑菌法比较L-精氨酸和山梨酸钾的抑菌效果。结果 本研究分离获得的链格孢菌均有致病性，分别属于3个不同种群，分别为细极链格孢(Alternaria tenuissima)、互隔交链孢(A. alternata)和云南铁杉链格孢(A. dumosa)。以菌株B20190623E3(A. tenuissima代表菌株)、菌株B20190623B1(A. alternata代表菌株)、菌株B20190623C1(A. dumosa代表菌株)为靶标菌，发现L-精氨酸对供试3株靶标菌的EC50值均低于山梨酸钾。结论 供试链格菌株均有致病性，其中引起蓝莓采后腐烂的优势链格孢种群为细极链格孢。云南铁杉链格孢为引起蓝莓果实腐烂的新纪录种。筛选获得了3株链格孢代表靶标菌。L-精氨酸对引起蓝莓采后腐烂的链格孢菌具有较好的抑制效果。
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  黄芩提取物对百香果采后贮藏品质的影响

  陈勇杏, 华燕, 郭磊, 鲁斌, 余晚霞, 杨翠凤, 滕峥

  . 2024, (3): 99-106. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.012

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  目的 为研究不同质量浓度黄芩提取物处理对百香果采后贮藏保鲜品质的效果，以期延长百香果贮藏时间。方法 以百香果为原料，黄芩提取物为保鲜剂，蒸馏水浸泡为对照，使用不同质量浓度黄芩提取物对百香果进行浸泡处理并置于室温贮藏(温度为18~23 ℃)。检测不同质量浓度黄芩提取物对百香果果实品质指标的影响，总结黄芩提取物最佳保鲜质量浓度以及贮藏保鲜效果。结果 在室温条件下，与对照处理相比，不同质量浓度黄芩提取物处理均能起到贮藏保鲜的效果。CK组的百香果在贮藏17 d后质量损失率为24.67%，硬度为6.31 kg/cm²，可溶性固形物含量为10.45 mg/g，而黄芩提取物处理B组(12.5 mg/mL)的百香果在贮藏17 d后质量损失率为17.60%、硬度为8.29 kg/cm²、可溶性固形物含量为12.84 mg/g，CK组与黄芩提取物处理B组(12.5 mg/mL)之间各指标呈显著性差异(P<0.05)。B组(12.5 mg/mL)黄芩提取物在保持百香果果实硬度、质量损失率、可溶性蛋白质、可溶性糖和维生素C等外在及内在品质指标的稳定均不同程度优于CK组和其他质量浓度黄芩提取物处理组。结论 在百香果室温贮藏保鲜中，采用质量浓度为12.5 mg/mL的黄芩提取物处理可以减少果实营养物质消耗，保持较好的果实品质。
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  薄膜包装对鲜切生菜货架期品质的影响

  安容慧, 周娜, 魏雯雯, 贾连文, 王达, 任紫烟, 连欢, 杨相政

  . 2024, (3): 107-116. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.013

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  目的 探究不同薄膜包装对鲜切生菜货架期色泽和营养品质的影响，以期为鲜切生菜的保鲜提供便捷高效的方法。方法 本研究采用不同厚度(20、30和40 μm)的聚乙烯(PE)薄膜以及微孔PE薄膜包装鲜切生菜，于(4±1)℃条件下模拟货架8 d，以带孔PE薄膜包装作为对照组，研究这5种薄膜包装对鲜切生菜货架期间表型、感官评分、质量损失率、袋内O2和CO2、色差、叶绿素、类胡萝卜素、叶黄素、可滴定酸、抗坏血酸(VC)和丙二醛(MDA)含量的影响。结果 不同厚度的PE薄膜以及微孔PE薄膜包装能在一定程度上减少鲜切生菜色泽的变化、质量损失率的上升以及营养成分的损失。其中，20 μm薄膜和微孔膜包装可以显著抑制鲜切生菜质量损失率，a^*、b^*和MDA的升高，保持袋内较高的O2，并抑制CO2的积累，减缓叶绿素、类胡萝卜素、叶黄素、可滴定酸、抗坏血酸和感官评分的下降，进而维持较高的品质，延长货架期。与20 μm薄膜相比，微孔膜会造成鲜切生菜相对较高的质量损失率。结论 20 μm厚度的PE薄膜更适合作为鲜切生菜保鲜的包装材料，可延长货架期2~3 d。本研究为鲜切生菜保鲜包装袋的选择提供依据，推动鲜切预制菜产业的发展。
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  “温控箱+蓄冷剂”包装对油麦菜贮藏品质的影响

  苏娟, 张鹏, 贾晓昱, 吴迪, 李春媛, 李江阔

  . 2024, (3): 117-125. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.014

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  目的 探究不同包装方式对油麦菜贮藏品质的影响。方法 以油麦菜为实验材料，采后分别装入泡沫箱(CK)、泡沫箱+蓄冷剂(T1)、温控箱(T2)、温控箱+蓄冷剂(T3)，每隔5 d测定油麦菜的营养成分、生理生化指标和抗氧化酶活性，同时监测箱内的温度。结果 CK、T1、T2、T3组温度分别为(4.06±0.07)℃、(3.61±0.05)℃、(3.72±0.04)℃、(3.49±0.03)℃，与其他处理相比，T3组温度较低，且波动范围最小;此外，T3处理组能够减缓质量损失率上升、抑制Vc氧化和叶绿素降解、延缓MDA积累、抑制PPO活性升高、维持POD、SOD、CAT活性，有效提高了油麦菜的贮藏品质，并延长了货架期。结论 “温控箱＋蓄冷剂”的包装方式能较好地维持油麦菜的采后贮藏品质。
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  肉品保鲜包装材料与新技术研究进展

  张乾坤, 康桦华, 刘梦竹, 涂杜, 徐志宏

  . 2024, (3): 126-138. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.015

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  目的 对现阶段肉品保鲜包装材料及相应的包装新技术进行研究总结，以期为肉类食品保鲜提供一定参考。方法 通过查阅国内外相关文献，总结当前肉类食品使用的包装材料及包装技术，综述真空包装、气调包装、智能包装的研究进展，分析其存在的优点和不足，并对其未来发展趋势进行展望。结论 包装可对肉品起到直接的保护作用，在一定程度上延长了肉品的货架期。新型包装材料及配套包装技术的应用对提升肉品质量和安全至关重要。未来更加安全高效便捷的新型肉类食品包装材料及不同包装技术间的结合会成为行业发展的大趋势。
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  超声联合微酸性电解水处理克氏原螯虾条件优化及对其品质影响

  李佳, 钟洪亮, 丁甜, 韩文静, 刘书成, 魏帅

  . 2024, (3): 139-146. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.016

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  目的 探寻超声协同微酸性电解水处理对克氏原螯虾杀菌效果以及贮藏期品质的影响。方法 考察微酸性电解水有效氯浓度、浸泡时间、超声功率三者分别对微生物的影响，分析4 ℃贮藏期间联合处理对克氏原螯虾菌落总数、总挥发性盐基氮、丙二醛、色差、感官等的影响。结果 在微酸性电解水中浸泡10 min、有效氯浓度为60 mg/L、超声功率为405 W的条件下，克氏原螯虾菌落总数与空白组相比降低了1.48 lg(CFU/g)，与单一处理相比杀菌作用更强。在冷藏期间，联合处理组能够抑制克氏原螯虾菌落总数的增长，其总挥发性盐基氮和丙二醛的上升速度均低于未处理组，对延缓样品的脂肪氧化与腐败变质有较好效果。结论 与对照组相比，超声协同微酸性电解水处理有良好的杀菌效果，能更好地保持克氏原螯虾的品质并延长冷藏货架期至4 d以上。
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  利用真空衰减法测试预包装食品的密封性

  贝荣华, 段逸品, 林洁, 杨焕新, 周萍, 李天广, 李丹

  . 2024, (3): 147-152. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.017

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  目的 预包装食品的密封性关系到食品质量与安全。本文针对预包装食品目前普遍采用水检气泡法时灵敏度不足的问题，采用真空衰减法检测食品包装的密封性。方法 分别利用2种不同检测技术对市面上55款预包装食品样品进行密封性检测，并根据包装类型、封合方式、包装规格等不同分类方式将测试数据进行综合比较分析。结果 水检气泡法测试成本低，可明显地指示出泄漏位置，但方法灵敏度较低，且无法准确定量;真空衰减法可在不破坏原有包装的情况下，大幅度提高检测灵敏度，并得到定量数据，但无法准确指示泄漏点位。结论 真空衰减法可以作为水检气泡法的有效补充方法在实际工作中使用。
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  图像处理与识别在果蔬成熟度监测中的研究及应用

  黎施欣, 范小平

  . 2024, (3): 153-164. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.018

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  目的 分析了果蔬成熟度自动监测对发展智慧农业的重要意义，对图像处理与识别技术在监测果蔬成熟度领域的研究与应用现状进行综述、总结与展望，以期为我国发展果蔬成熟度在线或自动检测识别技术提供参考。方法 对图像处理与识别在监测果蔬成熟度中的原理、优势进行分析，对特征提取、深度学习中的神经网络在该领域中的应用研究进展进行综述。结果 采用以图像处理和识别为核心的计算机视觉检测技术对果蔬的颜色、纹理等外部特征进行成熟度检测具有优势，结合神经网络对果蔬成熟度进行检测的识别率高，可在采摘、运输等场景对果蔬成熟度进行监测。结论 图像处理与识别技术在果蔬成熟度监测领域有望得到突破，将催生更多新的应用场景。
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  不同坐标系下六相PMSM单相开路容错MPC控制

  袁凯, 蒋云昊, 袁雷, 郭勇, 丁怡丹

  . 2024, (3): 165-175. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.019

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  目的 目前六相永磁同步电机单相开路故障的模型预测容错控制的研究已逐步成为热点，本文将对α-β和d-q 2种坐标系控制下的故障机理进行对比分析，并对比不同坐标系中下正常和故障容错运行模型的控制效果。方法 基于矢量空间解耦坐标变换矩阵不变原理，对A相开路进行故障模型的理论计算分析，分别在α-β和d-q这2种不同坐标系中对其进行模型预测控制容错建模。最后在MATLAB/Simulink中对2种坐标系下的电机正常运行和故障容错运行中的工作性能采用相同电机参数进行实时仿真。结果 仿真结果显示，正常运行时，2种坐标系下总谐波失真(THD)值分别为2.09%和2.77%;故障运行时，d-q坐标系下的THD值比α-β坐标系小了13.15%;容错运行时2种坐标系下的THD值分别为1.19%和1.79%。结论 从仿真结果可以看出，d-q坐标系控制下的电机在故障时具有更稳定的性能，而在正常和容错运行状态下，2种坐标系下的控制效果几乎等效。
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  永磁同步电机抗干扰复合滑模控制器的设计

  金爱娟, 赵莹莹, 李少龙

  . 2024, (3): 176-185. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.020

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  目的 在灌装、封口等包装作业过程中，提高永磁同步电机的快速响应和抗干扰能力，同时减少控制系统的抖振现象。方法 提出一种复合滑模控制策略，设计一种能适应滑模面和系统状态变化的分段速率滑模趋近律，将其与新型积分滑模面结合，设计一种带速度环的滑模控制器。同时，设计一个干扰观测器，用于估计闭环系统的扰动，并将估计后的扰动实时补偿到控制器的输出电流中，构建复合控制器。结果 仿真结果表明，设计的控制器能够显著提高收敛速度，并有效减少了控制系统的抖振，从而提高了动态质量。此外，干扰观测器与控制器结合的复合控制器可以提高系统的抗干扰能力，从而进一步提高了控制性能。结论 文中提出的复合滑模控制策略可以有效提高永磁同步电机调速系统的动态性能，减少控制系统的抖振，为实现高效、稳定的控制提供了有效的解决方案。
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  压电喷墨液滴撞击光滑壁面铺展行为的数值研究

  武秋敏, 马依礼, 李飒, 朱慧敏

  . 2024, (3): 186-192. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.021

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  目的 研究典型流体相关无量纲参数对墨滴在光滑承印物表面铺展行为的影响，确定各无量纲参数对铺展直径、铺展因子和稳定铺展时间的影响规律。方法 利用Ansys软件，建立墨滴撞击光滑壁面的数值计算模型，采用VOF模型追踪液滴形状，采用PISO算法计算压力速度耦合。引入韦伯数、雷诺数、奥内佐格数来分析墨滴撞击光滑承印物表面的铺展行为。结果 计算获得不同韦伯数、雷诺数、奥内佐格数下墨滴的最大铺展直径、最终平衡铺展直径、最大铺展因子和最终铺展时间。结论 韦伯数和雷诺数对墨滴最大铺展直径的影响较大，对最终平衡直径的影响较小。韦伯数或雷诺数越小，回缩阶段越短，越快达到平衡。韦伯数、雷诺数与最大铺展因子呈明显正相关。奥内佐格数对墨滴的最大铺展直径、最终平衡直径的影响都较小。奥内佐格数越小，回缩阶段越短，越快达到平衡，奥内佐格数与液滴最大铺展因子呈不明显的正相关性。
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  空频域结合的多尺度扩张卷积注意力数字水印

  孙刘杰, 刘磊

  . 2024, (3): 193-200. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.022

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  目的 将深度学习应用于数字水印，在隐藏信息的同时，不断提高图像的不可见性和鲁棒性，提出一种结合空间域和频率域的多尺度扩张卷积注意力数字水印算法(SF-ACA)。方法 SF-ACA算法的网络框架包含由ACA和SFE构成的生成器、解码器2个部分组成。其中，ACA网络中的MCA模块将3个不同扩张率的扩张卷积对载体图像以多尺度融合的方式进行特征提取，使载体图像能更有效地隐藏水印信息;SFE结合快速傅里叶卷积块，在空域和频域中通过不同大小的感受野捕获互补信息，更精准地获取水印的特征信息，增强了秘密信息的不可见性和鲁棒性。结果 本文提出的水印方法在隐藏与载体图像尺寸相等的三通道彩色图像时，PSNR值为38.81 dB，较UDH方法的PSNR值提高了7.78%。水印图像的隐藏容量是4 096比特，该算法与UDH方法在Dropout、Gaussian噪声、JPEG攻击下，提取精度分别提升了5.38%、10.5%、1.65%，满足不可见性要求的同时实现了强鲁棒性。结论 本文方法在隐藏容量较大时，不可见性和鲁棒性都达到了较好的性能。
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  融合注意力机制的弱监督纸板表面缺陷检测

  吴维崧, 涂福泉, 罗迎九, 杨家瑜, 韩天宇, 汪曙峰, 涂楚杰

  . 2024, (3): 201-207. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.023

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  目的 针对目前表面缺陷检测方法因缺少实例级标签，使深度神经网络在工业检测上的应用受到限制的问题。本文面向实际的纸板表面缺陷检测任务，提出弱监督学习下融合卷积和注意力机制的神经网络算法。方法 该网络通过将通道注意力模块和梯度类激活映射模块相结合，进一步提高类激活图的精细度，实现纸板表面缺陷的精确定位;同时通过倒残缺结构和上采样层的组合操作，进一步细化浅层特征提升网络的特征提取能力，加快网络收敛速度。结果 通过在公开的纸板缺陷数据集上进行实验，本文提出的算法在使用图像级标签训练的情况下，分类正确率与定位正确率分别达到99.0%和92.2%，验证了该算法的有效性。结论 避免了实例级标签数量较少和过于主观的缺点，为基于机器人的缺陷纸板剔除奠定了基础。
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  动态场景下基于YOLOv5和几何约束的视觉SLAM算法

  王鸿宇, 吴岳忠, 陈玲姣, 陈茜

  . 2024, (3): 208-217. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.024

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  目的 移动智能体在执行同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)的复杂任务时，动态物体的干扰会导致特征点间的关联减弱，系统定位精度下降，为此提出一种面向室内动态场景下基于YOLOv5和几何约束的视觉SLAM算法。方法 首先，以YOLOv5s为基础，将原有的CSPDarknet主干网络替换成轻量级的MobileNetV3网络，可以减少参数、加快运行速度，同时与ORB-SLAM2系统相结合，在提取ORB特征点的同时获取语义信息，并剔除先验的动态特征点。然后，结合光流法和对极几何约束对可能残存的动态特征点进一步剔除。最后，仅用静态特征点对相机位姿进行估计。结果 在TUM数据集上的实验结果表明，与ORB-SLAM2相比，在高动态序列下的ATE和RPE都减少了90%以上，与DS-SLAM、Dyna-SLAM同类型系统相比，在保证定位精度和鲁棒性的同时，跟踪线程中处理一帧图像平均只需28.26 ms。结论 该算法能够有效降低动态物体对实时SLAM过程造成的干扰，为实现更加智能化、自动化的包装流程提供了可能。
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  三自由度并联分拣机器人的动力学建模与仿真

  崔冰艳, 桂小庚, 曾鸿泰, 李贺

  . 2024, (3): 218-225. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.025

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  目的 针对自动化生产线上分拣机器人的动力可控性问题，提出一种2UU-UPU三自由度并联分拣机器人，以提高分拣的精度可控性。方法 分析该机器人的机构自由度，以及各参数之间的关系，基于闭环矢量法建立并联机构的运动学逆解模型;利用拉格朗日动力学方程推导该机器人的动力学表达式，并进行数值计算，采用Matlab Simulink和Adams进行动力学联合仿真，对理论值和仿真值进行误差分析。结果 揭示了该机器人动平台的运动规律，得到了驱动力矩曲线，理论值与仿真值的误差较小，3个驱动力矩的最大误差分别为0.379%、0.283%、0.146%。结论 通过验证可知，该机构具有较好的动力学特性，这为后续电机的选型和精准控制奠定了基础。
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  2-UPS/UPR/(rT)PS可重构并联机构的运动学分析及应用

  崔鑫佳, 李清, 宁峰平, 李瑞琴, 王斌斌, 张磊

  . 2024, (3): 226-233. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.026

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  目的 针对产品加工包装流水线上的印刷和装箱环节，提出一种具有双构型的2-UPS/UPR/(rT)PS可重构并联机构。方法 基于螺旋理论，分析得出机构在2种构型下自由度的数目及性质;根据修正的Kutzbach-Grübler公式，验证自由度的计算结果;采用封闭矢量法计算2种模式下机构的运动学反解;求解机构在2种模式下的可达工作空间;分析应用实例，研究机构在进行印刷和装箱2个环节作业时驱动支链线位移的变化，使得机构满足喷码和装箱工作需求。结果 2-UPS/UPR/(rT)PS并联机构具有2R1T、2R2T等2种运动模式，工作空间内部连续。结论 2-UPS/UPR/(rT)PS可重构并联机构通过运动副轴线变化，使机构可在2R1T、2R2T这2种运动模式下进行切换，可应用于产品印刷、装箱环节。
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  基于DEM的磨粉机皮磨研磨仿真及参数优化

  刘海芃, 张超, 武文斌, 高涛, 张昊晨

  . 2024, (3): 234-242. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.027

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  目的 探究辊式磨粉机皮磨系统工作参数对工艺效果的影响，并进行1B磨制粉过程磨辊工作参数优化。方法 通过Dem离散元软件对磨辊研磨过程进行模拟分析，以齿角、前角、轧距、落料点间距4个因素为变量对取粉率和功耗的影响进行分析，并采用正交试验和矩阵分析法对数值模拟结果进行综合评定。结果 得出1B磨制粉工序中最优参数组合方案为齿角γ=85°，前角α=25°，轧距d=1.5 mm，落料点间距b=0 mm。结论 本文对磨辊研磨过程的仿真分析提供了参考方法，并对辊式磨粉机工作参数的优化设置具有一定的指导意义。
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  基于灰色回归模型广州市果蔬类生鲜农产品冷链物流需求预测

  刘子玲, 谢如鹤, 廖晶, 何佳雯, 罗湖桥

  . 2024, (3): 243-250. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.028

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  目的 通过对不同预测方法的误差进行对比研究，选取预测精度较高的方法，促进部门科学化决策。方法 从农产品供给、社会经济水平、冷链物流保障、居民规模与消费能力四大维度选取15个指标来构建影响因素指标体系，对影响因素与冷链物流需求进行灰色关联度分析。采用GM(1，1)、GM(1，6)与主成分-多元回归线性模型对果蔬类生鲜农产品冷链物流需求进行预测。结果 GM(1，1)预测模型、GM(1，6)预测模型、主成分-多元回归线性预测模型的预测误差分别为2.97%、1.70%、2.53%。结论 GM(1，6)预测模型预测精度最高，该模型适用于中短期的冷链物流需求预测，具有较高的应用价值。
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  改进麻雀搜索算法求解多目标低碳冷链物流车辆路径问题

  杨超, 张惠珍, 钱陇骏

  . 2024, (3): 251-261. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.029

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  目的 在传统冷链物流的车辆路径问题模型基础上，考虑服务节点和车辆运输过程中产生的碳排放，并加入客户满意度，在有限资源情况下最小化路径成本和最大化客户满意度。方法 构建多目标低碳冷链物流车辆路径问题模型，将爬山算法局部搜索思想应用到麻雀搜索算法中，形成改进麻雀搜索算法，并用其对上海市某区域内的冷链物流配送路径优化问题算例进行求解。结果 通过与改进前及其他2种智能优化算法运行结果进行对比发现，改进后的麻雀搜索算法具有更快的寻优速度和更好的寻优能力，且改进后的算法对模型的碳排放效用性更高。结论 基于国家的低碳政策，设计出符合当下实情的低碳冷链物流运输模型，通过改进优化算法设计运输方案，验证了爬山算法局部搜索思想对麻雀搜索算法进行改进的有效性及所构建低碳冷链物流车辆路径模型的合理性。
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  考虑碳排放和时间窗的冷链物流配送路径优化研究

  江云倩, 杨慧敏, 彭程, 赵文

  . 2024, (3): 262-268. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.030

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  目的 确保生鲜农产品在短时间内完成从配送中心到客户点的配送，提高配送效率，降低配送成本。方法 综合考虑温度变化对卸货过程中生鲜腐烂率的影响，运输过程和冷藏过程中的碳排放成本，以及违反时间窗的惩罚成本等因素，构建配送成本最小化模型，引入碳税机制定量分析碳排放成本，运用改进的自适应遗传算法进行求解，并对碳排放价格进行灵敏度分析。结果 优化后的总配送成本相较于优化前减少了3.8%，碳排放成本相较于优化前减少了27.8%，总配送时间相较于优化前减少了3.3%。结论 优化后的遗传算法在降低配送成本和碳排放成本上具有显著效果，可以通过合理控制碳排放价格等手段来降低配送成本和碳排放成本。
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  回收率奖惩机制对推动电商平台循环快递包装应用的影响

  范湘香

  . 2024, (3): 269-275. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.031

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  目的 针对循环快递包装市场占有率低的问题，建立有效的回收率奖惩机制，促使电商平台使用循环快递包装。方法 考虑一次性快递包装和循环快递包装的替代性，在快递包装制造商回收模式下，建立无政府奖惩和有政府奖惩情形下电商平台的快递包装成本模型和快递包装制造商销售与回收循环快递包装的利润模型，分析政府奖惩机制对电商平台使用循环快递包装的比例、循环快递包装价格、循环快递包装回收率的影响。结果 回收率奖惩机制可以提高循环快递包装的回收率和电商平台使用循环快递包装的比例，降低循环快递包装的价格。结论 回收率奖惩机制有利于促进电商平台增加循环快递包装的使用比例，推动循环快递包装的规模化应用。
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  基于环境绩效的烟草商业物流可降解薄膜包装优化研究

  韩笑, 李荣国, 黄山, 杨莉, 李洁, 靳晓曼, 姜晓雪

  . 2024, (3): 276-283. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.032

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  目的 在兼顾环境影响和经济效益的基础上，运用科学的分析手段为烟草商业物流可降解薄膜优选及包装工艺升级提供决策参考。方法 本文从可降解薄膜的力学性能及其包装方式入手，以生命周期评价法所确定的可降解薄膜环境影响潜值和相关经济指标作为基础数据，运用基于松弛测度的非径向、非角度的数据包络分析模型(SBM-DEA)开展烟草商业物流可降解薄膜包装的环境绩效评价及冗余度分析。结果 根据8种可降解薄膜的力学性能确定了3种包装方式，不同包装薄膜的生命周期环境影响潜能总值从大到小依次为C、D、E、LDPE、A、B、G、F、H。根据环境绩效测算所确定的可降解薄膜包装优选方案为A+缠绕包装I和G+缠绕包装I。结论 生命周期环境影响评价有助于全面分析可降解薄膜的环境友好性，可降解薄膜的缠绕包装具有突出的环境绩效优势，工艺升级和包装效率改进是提升烟草商业物流可降解薄膜包装环境绩效的入手点。
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  基于纤维解离水曲柳压缩解离特征与能量耗散机制研究

  许威, 曹军, 花军, 陈光伟

  . 2024, (3): 284-291. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.033

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  目的 以水曲柳为研究对象，研究高应变率压缩载荷作用下水曲柳试件的解离特征和能量耗散机制。方法 利用压缩加载试验分析应变率、加载方向对受载水曲柳的形态特征影响和动力学特性，并利用弹塑性基本原理分析其受压解离的能量耗散机制。结果 解离后径向加载试件主要呈火柴棍状，弦向加载试件主要呈片状，轴向加载试件主要呈不规则块状，试件的解离程度随应变率的增大而增大;当应变率在400~1 000 s⁻¹时，水曲柳试件的应力-应变曲线由弹性阶段和屈服后弱线性强化阶段两部分组成;水曲柳试件的屈服强度随应变率的增大而增大，当应变率从400 s⁻¹增加到1 000 s⁻¹时，径向、弦向和轴向加载试件的屈服强度分别增加了0.45倍、1.34倍和0.71倍;木材原料沿径、弦向解离时主要依靠木材细胞的压缩变形来耗散能量，沿轴向解离时主要依靠木材细胞纵向结构的弯曲来耗散能量。结论 弦向最易解离，轴向最难解离;水曲柳是一种应变率敏感材料;木材原料径、弦向解离主要依靠压缩变形来耗散能量，轴向解离主要依靠弯曲变形来耗散能量，木材原料解离能够耗散能量的多少主要受加载方向、木材细胞的结构尺寸和力学性能的影响。
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  复合材料气密包装箱设计及试验验证

  雷雪媛, 余家泉, 赵鹏飞, 丛彦超, 张家骏

  . 2024, (3): 292-298. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.034

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  目的 为适应产品集装化大批量输送、环境适应性强、快速保障的需要，研究轻质高强复合材料气密包装箱设计方案。方法 首先进行包装箱设计需求分析，明晰包装箱设计要点。其次，分别从性能、结构、工艺三方面开展设计。基于复合材料设计特点，采用系统最优的设计思路进行增强材料、基体材料和芯材料的设计及选型，提出箱体设计方法。针对内装物长期存储问题，提出气密包装箱关键密封结构设计方法。基于低导热系数聚氨酯保温材料，进行包装箱保温结构设计，满足包装箱在恶劣自然环境下的保温要求。结合包装箱低成本设计要求，提出包装箱真空导流工艺技术路线。结果 包装箱承压能力可以达到20 kPa以上，可适应高温55 ℃、低温−50 ℃的使用环境，充气后72 h压降不大于10%，同时可以满足堆码、吊装及叉装工作要求。结论 该复合材料包装箱可以适应产品快速、高效保障的需求，有广阔的市场前景和推广价值。
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  落地镜缓冲包装设计及仿真分析

  郭新明, 陈喜春, 马仁玉, 宋清

  . 2024, (3): 299-307. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.035

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  目的 基于落地镜的物理特性和运输环境，采用SolidWorks软件建立包装件模型，设计一款满足多款式落地镜使用的包装产品，并提供一种新的包装设计思路。方法 应用Ansys Workbench软件对模型进行仿真，完成模态分析和随机振动仿真分析，应用Ansys Workbench内置的显示动力学插件进行包装件的跌落仿真分析，检验设计的合理性和可行性。结果 对比分析结果可知，新包装件受到冲击时的变形量远小于旧包装件的变形量，且分布均匀，落地镜受其影响而破损的概率极低。在跌落仿真中，旧包装件中落地镜铝合金下边框受到的等效应力为42.158 MPa，大于玻璃镜子的许用应力(28 MPa)，导致包装件中的落地镜破损;在新包装件中，铝合金下边框受到的应力小于28 MPa，落地镜不会发生破损。结论 文中设计的落地镜蜂窝纸板箱加聚乙烯泡沫的包装箱具有合理性，其防护性能不仅优于原包装箱，且适用范围更广，证明该设计思路可行。
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  防撞梁结构设计与碰撞性能研究

  邱保金, 许迅

  . 2024, (3): 308-316. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.036

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  目的 研究汽车防撞梁材料选择和结构设计对汽车安全性的影响。方法 通过对汽车防撞梁的概念及特性进行总结归纳，并比对不同材料和不同结构的防撞梁对其安全性的影响，并通过仿真模拟探究不同材料下的碰撞性能。结果 结构最优情况下，增强竹纤维复合材料防撞梁在其碰撞测试过程中表现出位移较低且修复性能较强等特性。结论 该结果表明了增强竹纤维复合材料具有较好的保护性能，增强竹纤维复合材料相较于其他传统材料而言具有可降解的优异特性和良好的可回收性，为现代汽车设计提供了良好的参考建议，有利于汽车工业的良性发展，也有助于进一步提升整车的安全性能。