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竹集成材用于榫卯家具的CMF评价及力学强度分析

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林产工业 2022年第9期59卷 50-54页

作者：杨越淳任毅张继娟张仲凤中南林业科技大学国家林业和草原局绿色家具工程技术研究中心湖南省绿色家居工程技术研究中心湖南长沙410004

以竹集成材为载体,通过用户感知觉、设计美学、力学强度3方面评价竹集成材作为榫卯家具用材的适用性。在竹集成材用于榫卯家具的用户感知觉、设计美学评价方面,参考CMF设计方法,将竹集成材色彩特性、材料特性、表面处理加工工艺3方面作... 详细信息

以竹集成材为载体,通过用户感知觉、设计美学、力学强度3方面评价竹集成材作为榫卯家具用材的适用性。在竹集成材用于榫卯家具的用户感知觉、设计美学评价方面,参考CMF设计方法,将竹集成材色彩特性、材料特性、表面处理加工工艺3方面作为评价内容。以家具腿、扶手等部位常应用的T型榫接合构件为例,通过测试9组不同榫头尺寸配合的竹集成材T型榫接合试件的抗弯强度,计算得到其破坏弯矩,评价榫卯家具的力学强度,探究竹集成材家具榫卯节点力学抗弯强度及榫卯尺寸配合的影响规律。结果表明:竹集成材能够满足用户情感需求,符合榫卯家具设计审美,符合榫卯家具力学强度要求,适用于现代榫卯家具的设计与制造。基于对竹集成材用于榫卯家具的适用性评价,提出线形设计、榫卯减量化设计、可拆装榫卯设计3种符合现代加工生产、设计审美及情感需求的竹集成材榫卯家具设计策略,为榫卯家具的现代化转译设计和缓解木材资源供给压力提供方法。

关键词：竹集成材榫卯家具 CMF T型榫接合力学强度

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板式T型构件圆棒榫连接节点稳健优化设计

林产工业 2022年第12期59卷 27-31页

作者：王雨凡任毅张仲凤中南林业科技大学国家林业和草原局绿色家具工程技术研究中心湖南省绿色家居工程技术研究中心湖南长沙410004

为减少家具的质量波动并延长其使用寿命,将稳健设计思想引入板式家具的结构设计中,对以多层板为基材的板式家具T型构件,进行稳健优化设计。试验选取板式家具中最常见的连接件——圆棒榫为优化对象,通过田口法,研究圆棒榫的直径、长度、... 详细信息

为减少家具的质量波动并延长其使用寿命,将稳健设计思想引入板式家具的结构设计中,对以多层板为基材的板式家具T型构件,进行稳健优化设计。试验选取板式家具中最常见的连接件——圆棒榫为优化对象,通过田口法,研究圆棒榫的直径、长度、材料三个因素对18 mm厚多层板T型构件抗弯性能的影响。将抗弯极限承载力设为目标质量特性,信噪比(S/N)作为衡量产品质量稳定性的指标。结果表明:以多层板为基材的T型构件抗弯强度随圆棒榫直径和长度的增加而增强;三种材料中,荷木圆棒榫表现出最好的性能;圆棒榫直径对构件的抗弯性能影响最大。优化后,长为50 mm且直径为10 mm的荷木圆棒榫为最稳健设计方案。三种设计因素中,优化后板式T型构件的抗弯极限承载力增强21.07%,信噪比提高4.42%。试验表明:基于稳健设计原则的田口法可有效增强板式家具T型结构节点的质量稳定性,进而实现板式家具结构质量稳定性的提升,延长家具的使用寿命。

关键词：板式家具稳健设计田口法圆棒榫 T型构件

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健身用家具设计探析

包装工程 2023年第20期44卷 173-182页

作者：郭文龙李克忠张仲凤中南林业科技大学长沙410004 国家林业和草原局绿色家具工程技术研究中心长沙410004 湖南省绿色家居工程技术研究中心长沙410004

目的针对当前家用健身器材与家居环境的适应性问题,探析健身用家具的需求与健身功能的可行性。方法以家庭健身需求的增长为背景,分析当前家庭健身器材与家居环境存在的问题,对健身用家具的设计路径进行探索,并以健身扶手椅为例进行设计... 详细信息

目的针对当前家用健身器材与家居环境的适应性问题,探析健身用家具的需求与健身功能的可行性。方法以家庭健身需求的增长为背景,分析当前家庭健身器材与家居环境存在的问题,对健身用家具的设计路径进行探索,并以健身扶手椅为例进行设计实践与有限元分析验证。结果装有双向阻力机构的健身扶手椅在使用时的两种极限状态下的最大形变量分别为0.375 mm与0.260 mm、最大应力分别为1.56 MPa与1.50 MPa,均在安全系数4.0下榆木材料的容许应力的范围内,且符合《GB/T 3326—2016》标准,可实现其健身功能与坐具功能。结论健身用家具既能满足健身需求、又能融入家居环境,其设计路径具有可行性。

关键词：健身用家具设计需求家居环境有限元分析

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联合分析法在儿童家具定制设计中的应用

林产工业 2023年第2期60卷 61-66页

作者：谭雨婕张继娟杨昕妍张仲凤齐可心中南林业科技大学湖南长沙410004 国家林业和草原局绿色家具工程技术研究中心湖南长沙410000 湖南省绿色家居工程技术研究中心湖南长沙410000

针对儿童家具的定制设计,使用攀梯访谈术和魅力工学中的评价构造法,确定影响儿童家具用户偏好的设计要素,通过德尔菲法和文献研究法,确定儿童家具各设计要素的不同水平,采用联合分析法,对儿童家具用户偏好方式进行组合模拟和偏好实证分... 详细信息

针对儿童家具的定制设计,使用攀梯访谈术和魅力工学中的评价构造法,确定影响儿童家具用户偏好的设计要素,通过德尔菲法和文献研究法,确定儿童家具各设计要素的不同水平,采用联合分析法,对儿童家具用户偏好方式进行组合模拟和偏好实证分析,寻求儿童家具设计要素的最佳组合方案。结果表明:联合分析法作为一种针对多要素的定量研究方法,通过导入收集的所有数据计算可得出设计要素的相对重要性及要素水平的效用值,准确把握用户对于要素偏好的特征和规律,将用户儿童家具对偏好要素较优组合运用于设计案例。

关键词：联合分析法儿童家具定制设计正交排列偏好模型

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深色名贵硬木家具零件分类成组研究

中南林业科技大学学报 2022年第8期42卷 166-175页

作者：任毅王雨凡杨越淳张仲凤中南林业科技大学国家林业和草原局绿色家具工程技术研究中心湖南长沙410004 中南林业科技大学湖南省绿色家居工程技术研究中心湖南长沙410004

【目的】成组技术可以有效应对由于定制生产导致的效率低下问题,本研究基于零件的加工工艺,使用模糊聚类分析和BP神经网络技术提出了一种适合深色名贵硬木家具的零件分类成组方法,旨在实现零件合理分类成组,进而帮助企业提升定制生产能... 详细信息

【目的】成组技术可以有效应对由于定制生产导致的效率低下问题,本研究基于零件的加工工艺,使用模糊聚类分析和BP神经网络技术提出了一种适合深色名贵硬木家具的零件分类成组方法,旨在实现零件合理分类成组,进而帮助企业提升定制生产能力。【方法】首先收集所有零件的工艺信息,将其汇总为零件-工艺表,在此基础上通过模糊聚类分析将零件聚类成组,形成零件族。再使用F统计量对成组结果做有效性评价,F统计量的数值越大代表聚类效果越好,企业可根据生产条件选择合适的成组结果。最后使用BP神经网络技术通过对旧有零件工艺信息和成组结果进行分析迭代,构建新型零件归组神经网络,实现其高效分类,准确归入现有的零件族。【结果】案例分析部分对MT公司柜类家具共118种工艺流程不同的零件进行分类成组。F统计量表明,当零件被分为5或16个零件族时成组效果较好,结合企业实际生产条件,5个零件族的成组方案为最优选择。将所有零件的工艺信息和5个零件族的成组信息加载至BP神经网络,该网络经8次迭代后误差降到1×10^(-6)以下,所测试的零件准确归组,达到实际使用标要求。【结论】本研究基于成组技术使用模糊聚类分析和BP神经网络技术,提出了一种深色名贵硬木家具零件分类成组的方法,该方法下零件可以按照加工工艺相似度分类成组,并实现新型零件高效归入现有零件族,帮助企业应用成组技术提升定制生产能力。

关键词：深色名贵硬木家具榫卯结构成组技术模糊聚类分析 BP神经网络

基于FAHP-熵权理论的康复轮椅方案决策灰色评估

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林产工业 2023年第7期60卷 69-74页

作者：杨昕妍张继娟谭雨婕张仲凤中南林业科技大学家具与艺术设计学院湖南长沙410004 国家林业和草原局绿色家具工程技术研究中心湖南长沙410004 湖南省绿色家居工程技术研究中心湖南长沙410004

为提高康复轮椅设计方案在评估阶段的准确性,选取合理方案,建立了康复轮椅设计方案评估体系,包括康复功能指标、智能控制指标、安全载荷指标、模块性能指标、情感交互指标。通过模糊层次分析法(FAHP)和熵权理论进行定性和定量分析,得出... 详细信息

为提高康复轮椅设计方案在评估阶段的准确性,选取合理方案,建立了康复轮椅设计方案评估体系,包括康复功能指标、智能控制指标、安全载荷指标、模块性能指标、情感交互指标。通过模糊层次分析法(FAHP)和熵权理论进行定性和定量分析,得出主客观权重系数,再利用灰色关联分析法(GRA)计算设计方案的灰色加权关联度,对三款康复轮椅方案进行优选。结果显示:三款康复轮椅设计方案C1C2C3的灰色加权关联度分别为0.1550、0.1673、0.1615,轮椅C2是最优方案。经案例验证,通过构建康复评估体系,设计三款针对肢体康复的轮椅方案,并利用灰色关联分析法、层次分析法、熵权法进行综合评价,得到产品设计方案最优解。该决策评估体系能有效提高设计质量,综合评价法能有效提高方案决策效率,为康复产品设计提供设计理论依据。

关键词：产品设计康复轮椅灰色关联分析法模糊层次分析法熵权法

基于NX软件和MBD技术的圈椅数字化模型构建

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林业工程学报 2023年第2期8卷 180-186页

作者：易礼琴何佳容张仲凤张继娟中南林业科技大学家具与艺术设计学院国家林业和草原局绿色家具工程技术研究中心湖南省绿色家居工程技术研究中心长沙410004 河北木槐智能家居有限公司邯郸056000

我国的家具制造业不断向数字化和智能化的方向发展,为改善传统家具企业“二维图纸,三维模型”的生产现状,规范生产工艺并提升生产效率,同时将传统技术和工艺参数化,从而实现传统家具数字化保护与制造。本研究以圈椅为样本,将MBD(model b... 详细信息

我国的家具制造业不断向数字化和智能化的方向发展,为改善传统家具企业“二维图纸,三维模型”的生产现状,规范生产工艺并提升生产效率,同时将传统技术和工艺参数化,从而实现传统家具数字化保护与制造。本研究以圈椅为样本,将MBD(model based definition)技术应用于传统家具行业。首先,经过获取模型数据、处理数据和模型重建等步骤,得到了圈椅的装配几何模型;其次,基于UG NX软件平台,参照圈椅的组织构成,将圈椅各结构部件的设计和工艺信息集成标注,构建了数字化MBD模型;最后,经过验证基于此MBD模型能够编写数控代码,从而用于数控机床加工,论证了该模型技术有着对接数控机床的实用性。在家具制造产业数字化的大背景下,运用NX参数化软件将MBD技术应用于传统家具领域,旨在推进传统家具的数字化保护与制造进程。构建连接设计与制造以及能够对接数控加工的圈椅数字化MBD模型,对于中国传统文化和传统家具工艺的保护和传承都具有深远意义。

关键词：圈椅 MBD模型 UG NX软件数字化家具智能制造

基于AHP-TOPSIS法的儿童卧房家具设计研究

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林产工业 2023年第4期60卷 69-74页

作者：谭雨婕杨昕妍张仲凤张继娟中南林业科技大学湖南长沙410004 国家林业和草原局绿色家具工程技术研究中心湖南长沙410000 湖南省绿色家居工程技术研究中心湖南长沙410000 东阳市家具研究院浙江东阳322100

针对儿童卧房家具设计的方法和评价,采用层次分析法(AHP),构建儿童卧房家具设计要素的判断矩阵,确定各要素的权重并应用实例,采用逼近理想解排序法(TOPSIS),通过对方案评分求得的初始评价矩阵进行加权标准化处理,计算评价对象的正负理... 详细信息

针对儿童卧房家具设计的方法和评价,采用层次分析法(AHP),构建儿童卧房家具设计要素的判断矩阵,确定各要素的权重并应用实例,采用逼近理想解排序法(TOPSIS),通过对方案评分求得的初始评价矩阵进行加权标准化处理,计算评价对象的正负理想解及相对贴进度,对方案进行优劣排序。结果显示:结构安全、材料环保性、尺度可调、学习、储物是儿童卧房家具设计主要影响要素。在根据要素权重排序设计的3个方案中,方案1为最优设计方案。结合层次分析法与逼近理想解排序法构建的评价模型,能够尽可能减少设计决策的主观性影响,使决策中的设计方案更加科学合理,对儿童卧房家具设计方面有一定实用价值。

关键词：层次分析法逼近理想解排序法儿童卧房家具设计评价模型

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水热处理黄杨木的成分变化分析

林产工业 2022年第4期59卷 14-19页

作者：李红晨杨洋霍鸿飞何盛张仲凤中南林业科技大学国家林业和草原局绿色家具工程技术中心湖南省绿色家居工程技术研究中心湖南长沙410004 国家林业和草原局竹子研究开发中心浙江杭州310012 河北木槐智能家居有限公司河北邯郸056000

以黄杨木为研究对象,采用高温水热处理工艺(温度分别为140、160、180℃,水热处理时间为4 h)对黄杨木进行改性,用色度仪、傅里叶红外光谱仪与X射线衍射仪分别对黄杨木材色及内部化学成分进行测定与表征,分析不同温度对黄杨木材色和化学... 详细信息

以黄杨木为研究对象,采用高温水热处理工艺(温度分别为140、160、180℃,水热处理时间为4 h)对黄杨木进行改性,用色度仪、傅里叶红外光谱仪与X射线衍射仪分别对黄杨木材色及内部化学成分进行测定与表征,分析不同温度对黄杨木材色和化学成分的影响,阐明了水热处理在黄杨木改性方面的优势。分析表明:随着处理温度的增加,黄杨木表面颜色逐渐加深,180℃水热处理能增加黄杨木材色的均匀性;当温度为160℃时,位于1732 cm^(-1)处的乙酰基和1370 cm^(-1)处的甲烷基团消失,黄杨木中半纤维素最先发生降解;但当温度达到180℃时,在1057 cm^(-1)处生成新的表征紫丁香基的特征峰;纤维结晶度随温度的升高呈先增加后降低的趋势,室温、140、160、180℃处理条件下的结晶度分别为45.59%、61.75%、62.80%、30.20%。

关键词：黄杨木水热处理色差化学成分结晶度