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滇西南少数民族传统竹凳设计特征研究
黄奉君;黄圣游;聚焦云南西南地区少数民族传统竹凳,基于对60余个民族聚居地的田野调研,系统考察并整理当地民间竹凳实物,从功能、造型、结构及装饰等维度开展设计分析,揭示其在适应地域环境与生活方式中的实用智慧与审美特征。研究进一步挖掘竹凳所承载的民族文化内涵与工艺传承逻辑,展现滇西南多民族交融背景下形成的独特竹编家具风格,为传统民族家具的保护、传承与创新设计提供理论参考与实践依据。
明式直足方凳榫卯节点力学性能研究
牛晓霆;黄书暄;郭明辉;针对明式直足方凳腿足榫卯节点在长期使用中易出现拔榫、压溃与开裂等问题,本系统研究不同结构型式下榫卯节点的受力机理与损伤特征。选五种典型明式方凳结构,基于樟子松正交各向异性材料参数,建立精细化有限元模型,在座面800 N静载工况下对比分析节点变形、等效应力及应力集中位置。结果表明:五种结构的最大应力均集中于腿足顶部榫颈根部内角,该处为共性强度薄弱区;束腰与斜向霸王枨可显著重构力流路径,降低峰值应力并提升整体刚度,其中有束腰霸王枨结构综合力学性能最优;无束腰多节点结构虽能降低整体变形,但易引发局部高应力集中。研究揭示了明式方凳榫卯节点刚度演化与损伤机制,提出通过榫颈圆角过渡与界面约束优化以提升耐久性的工程建议,为明式家具文物修缮、结构复刻与现代设计提供理论依据。
明式家具木构力学性能衰减防护研究——以明式方凳为例
牛晓霆;黄书暄;郭明辉;明式家具的榫卯结构多基于硬木特性演化而来,当直接应用于樟子松等软木材质时,常因材性与结构的力学失配导致早期疲劳失效。本文依据国家标准GB/T10357.3-2025,针对五种典型明式直足方构建了考虑木材正交各向异性的有限元模型,并利用ANSYS Workbench 进行了静力学与疲劳寿命仿真分析。研究发现,在 1000 N 循环载荷下,传统无束腰结构因角节点处严重的张开型应力集中,疲劳寿命仅为 1566 次;“有束腰”结构在腿足束腰拐点处存在显著的几何缺口效应,易发生横纹劈裂。相比之下,霸王枨结构通过构建空间三角支撑体系,有效卸载了主框架弯矩,表现出最优的整体刚度,但其榫卯节点因“楔子效应”面临剧烈的顺纹剪切破坏风险。基于损伤演化机理,本文提出了“几何-材料”协同防护策略,即对关键内转角实施半径R≥5mm的倒圆角优化以平滑应力流,并在霸王枨节点引入硬木暗销或金属植入件进行局部增强。该研究为软木仿古家具的结构改良与寿命预测提供了理论依据。
纳西族传统木结构民居室内光热环境的模拟分析
聂子宸;董春雷;彭洋;马珊宇;针对丽江旅游业快速发展导致当地纳西族传统民居向旅游住宿转型时面临的光热环境问题,本研究结合典型日实测数据,运用Grasshopper平台进行光热耦合参数化模拟,系统评估了“一坊式、两坊式、三坊一照壁式、四合五天井式、前后院式、一进两院式”六类纳西族典型民居的光热环境性能。研究表明:(1)单侧采光民居的建筑进深与采光效率呈显著负相关,深部区域采光效率不足标准值的20%;(2)天井式民居天井区域DA值可达97%-100%,夏季存在过热风险;但遮挡区木质构件反射率低且窗格透光性弱,DA值骤降至20%-29%;(3)若窗墙比优化至30%-40%,平均空间全自然采光达标率可提升32%-38%。据此,本研究提出了纳西族木结构民居光热环境性能提升的关键策略。本研究为传统木结构建筑的居住舒适性提升与可持续利用提供了量化依据与技术支撑。
分层式气囊结构适老化助起座垫设计与制造
赵睿明;陈文磊;于娜;针对适老化家具中助起类产品在结构体积、稳定性与便携性之间难以兼顾的问题,提出一种分层式气囊组合结构的助起座垫设计方案。通过高度调节层与倾角调节层的分区设置,实现座面高度与前倾角度的协同变化,提高助起过程的平稳性与结构稳定性。在材料与工艺方面,选用织物复合TPU材料并结合高周波焊接工艺完成气囊成型,通过分区焊缝与限位带控制充气形态,增强受压状态下的轮廓稳定性。原型制作与基本性能验证结果表明,该结构能够实现分级高度与倾角调节,整体运行平稳,具备折叠收纳与多场景适配特性。研究为轻量化适老化功能型家具的结构优化与制造实现提供了参考。
充气顺序对气囊式助起座具稳定性的影响
赵睿明;陈文磊;邹祎楠;于娜;为探究不同充气顺序对气囊式助起座具坐-站转换(sit-to-stand,STS)过程稳定性的影响,设计了一种由高度调节气囊与角度调节气囊组成的气囊式助起座具样机。通过对照实验,对不同充气顺序条件下STS过程中的臀部体压分布特征进行测量,指标选取最大压力、接触面积以及压力中心位移,通过互相关分析比较不同条件下体压变化特征。结果表明,充气辅助可使STS过程中臀部受力变化更加连续平缓、不同充气顺序对体压分布特征的影响存在差异,其中先充气高度层、后充气角度层的助起方式在臀部压力变化连续性和姿态稳定性方面表现更佳。研究结果可为气囊式助起座具的助起模式与参数配置提供实证依据。
基于VA情感模型的木材材色视觉特性研究
肖洋;向思宇;郑霞;桂成胜;木材材色独特的视觉特性能引发人体显著的情感响应。效价-唤醒情感模型(VA情感模型)通过效价度(v)和唤醒度(a)两个维度描述情感。本文基于VA情感模型对木材材色视觉特性开展了研究。首先,建立由单一变量(t)构成的量化公式描述木材材色,并据此提取5种代表材色样本;基于样本,开展材色-情感响应试验探究木材材色视觉特性。然后,根据试验结果建立材色-情感关系的数学模型。最后,基于模型提出针对不同情感需求的材色设计方法。结果表明:随着t的增大,情感逐渐从低效价、高唤醒往高效价、低唤醒过渡;研究提出的关系模型与试验对比准确率为87%;基于设计方法,给出不同场景的木材材色设计建议(对于高端酒店和纪念堂,建议采用材色t = 34.1和t = 77.1)。
明式方凳木材正交各向异性力学模型构建
黄书暄;牛晓霆;郭明辉;明式方凳依赖珍贵木材与榫卯结构实现力学稳定性,但天然资源枯竭亟需性能匹配的替代材料。鉴于木材正交各向异性特性(L/R/T方向性能差异显著),现有各向同性模型难以准确预测其结构响应。本研究构建考虑木材正交各向异性的明式方凳结构力学模型,通过解析典型结构几何参数与纹理方向组合,确定最优本构参数,并开展静载荷仿真,对比不同纹理配置下的结构稳定性,为结构优化与替代材料筛选提供理论支撑。
明式直足方凳整体框架结构力学性能探究
牛晓霆;黄书暄;郭明辉;明式直足方凳凭借“以简驭繁”的结构设计,实现了力学平衡与视觉美学的统一,其框架需长期承受垂直静载荷,结构合理性对使用寿命与安全裕度至关重要。现有明式家具力学研究多聚焦单一构件或单种结构,且简化连接细节,难以揭示“结构特征-力学性能”的内在关联。本研究以5种经典明式直足方凳框架为对象,基于樟子松正交各向异性力学参数,借助SolidWorks构建几何模型,结合ANSYSWorkbench开展800N座面均布载荷下的静态结构仿真,探究不同框架力学性能差异、关键构件作用机制及力流路径与刚度的量化关系。结果表明,框架结构复杂度与力学性能呈正相关,“有束腰+霸王枨”复合结构力学性能最优;关键构件通过差异化传力机制协同优化整体性能,体现“功能与美学统一”设计智慧;力流路径的“分散化程度”决定结构刚度,且与构件组合逻辑高度匹配。研究成果为明式直足方凳的传承创新提供力学支撑,丰富传统造物的结构力学理论体系。
家用保健按摩椅结构与尺寸研究
赵睿明;陈文磊;周雯暄;马锐鹏;于娜;家用保健按摩椅作为现代家庭健康管理的重要工具,其结构与尺寸设计直接影响产品的使用舒适性与功能实现效果。本研究系统梳理了按摩椅的发展历程与技术演进,归纳总结了功能支撑结构与外壳包覆结构的构成要素,探讨了机芯与导轨系统的分类与优化路径,并结合市场调研对15款代表性产品的关键尺寸进行实测与分析。研究表明:当前按摩椅在核心结构方面已趋向标准化与智能化,结构材料与尺寸设计日益人性化与精细化,尤其在可调节角度与空间适应性方面呈现多样化趋势。本研究为按摩椅产品的结构优化及人机工程设计提供了理论支撑与数据依据。