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基于人因工效原理纸包装拉链结构的撕裂力学研究

更新时间:2016-07-05

0 引言

纸包装的拉链结构通常以隐蔽的易撕口方式存在于包装盒的侧面或顶部,多见于饼干、咖啡等日常食品的外包装盒上[1-2],为消费者提供简单便捷的包装开启方式。近年来,正是因为纸包装拉链结构的便捷性,促进其迅速发展,形式亦多样化[3-4],在日常生活中常见的纸包装拉链结构有折角型、圆弧型、倾斜型3种,如图1所示。

纸包装拉链结构不但方便消费者开启包装盒,还具有防伪防盗以及保持包装完好性等优点[5]。但随着社会老龄化进程的加快,老年消费者越来越多,他们在使用此包装结构时,会出现不易打开包装,撕口不整齐等情况[6]。关注消费者的需求,提供更周到的服务是各生产厂家提高市场竞争力的手段之一,因此包装的易开启性越来越受到重视[7-8]

危机和契机总是相伴而生。人工智能的普及虽然在未来会迅速取代财会基础人工作业,但还有相当一部分工作是需要人的主观权衡、裁量和判断,而这些是人工智能所无法完成的。因此,会计人必须思考自身应当具备哪些无法被人工智能所替代的能力和素养,从而抓住这一契机,实现新形势下职业道路上的升级转型。本文认为以下几种能力目前无法被人工智能替代。

图1 常见纸包装拉链结构 Fig.1 Common paper packaging zipper structures

市场上出现带有撕裂带材的瓦楞纸箱,该结构通过剪切力快速切割纸板径向纤维实现开启功能[9-10]。朱海鸥等人[11]通过控制易撕口结构的模切生产方法来提高打开率,在保证模切生产效率的同时,使包装纸盒糊盒成型后能够不借助任何工具实现完整打开,而且降低了生产能耗。张珣等人[12]提出纸包装开启方式的宜人性,利用纸的易裁易折的多变特性,结合纸包装多样的形态结构,巧妙设计开启部位和包装形态结构;同时,在开启结构的形态设计中注入更多的人文精神,满足消费者日益复杂化、多元化的精神需求,体现设计的人性化与个性化。董华等人[13]研究了适合中老年消费者的包装开启方式,得出手部握力大小、手指灵活度、包装精细程度对开启时间具有显著影响,低精细度包装更适合中老年消费者。李飞[14]探讨了老年人产品包装开启方式的设计原则,得出应根据他们的手指灵活度,手部开启姿势、动作和用力方向等进行结构设计。

本文通过改变纸包装拉链结构的包装材料、结构及尺寸,并运用人因工效原理探究在撕开过程中最大撕裂力(Fmax)变化和舒适度体验,力求在保证包装强度的前提下,根据消费者需求选择适当的材料、结构和尺寸以降低开启力,提高消费者使用舒适性,以期为包装生产商提供参考。

1 撕裂力学测试实验

1.1 材料和仪器

1)材料

白卡纸(定量为250 g/m2,厚度为(335±10)μm,纵向挺度大于8.0 mN·m,横向挺度大于4.2 mN·m)、灰底白卡纸(定量为230 g/m2,厚度为(305±10)μm,纵向挺度大于6.5 mN·m,横向挺度大于3.2 mN·m),含水率为7.8%~8.4%,层间结合强度不低于120 J/m2,青州博大纸业贸易有限公司生产。

2)仪器

从图7可以看出,开启圆弧型纸包装拉链所需Fmax随着R值的增大呈现递增趋势。其原因与折角型纸包装拉链的Fmaxa,b变化的原因相似,随着变量值的增大,应力相对分散,相应Fmax亦增大。从材料角度分析,2种材料Fmax的变化趋势相似,但灰底白卡纸整体变化平缓,这与折角型结构变化一致。

PC型智能电子拉力试验机,XLW(L)-PC型,济南赛成电子科技有限公司生产。

1.2 实验方法

1.2.1 试样制备方法

3种纸包装拉链结构的变量说明如图2所示。图a折角型结构中a为纸包装拉链单体前端倾斜部分的水平投影长度,b为其垂直投影长度,c为纸包装拉链单体的水平长度,H为纸包装拉链的宽度,θ为纸包装拉链单体前端倾斜部分与水平线的夹角,且满足a/b=cot θ,试验中通过改变θ的值来控制a,b的变化。折角型结构是以a,b,θ,c为变量进行平板切割制样。图b中圆弧型结构由水平线段和1/4圆弧相切组成,取θ为45°,1/4圆弧的半径为R,以R,c为变量进行平板切割制样。图c倾斜型结构中c为0 mm,以a,b,θ为变量进行平板切割制样。纸包装拉链试样分别用白卡纸和灰底白卡纸2种包装材料制取,同一变量制5个试样,测试结果取平均值。

图2 纸包装拉链结构尺寸示意图 Fig.2 Structure size diagram of paper packaging zipper

1.2.2 测试方法

由图5~11可以看出,开启纸包装拉链所需Fmax与所设a,b,R,c等变量有明显关系。实验过程中当a,b,R值取较小时,纸包装拉链强度过低而自发断裂,取值较大时因最大撕裂力大于纸张本身强度导致纸包装拉链未撕开而发生纸张断裂。因此实际生产过程中需根据具体产品和消费人群进行材料、结构和尺寸的选定。

图3 实验设备图 Fig.3 Laboratory equipment

图4 实验试样 Fig.4 Experimental sample diagram

1.3 实验结果与分析

1.3.1 折角型结构

纸包装拉链的Fmax与纸包装拉链的结构、各部分尺寸、包装材料定量密切相关。根据不同消费需求选择适当的材料、结构及尺寸,能够在保持纸包装拉链结构稳定性的前提下降低开启力,提高消费者使用舒适性,为包装供应商提供生产数据参考,同时提高企业市场竞争率。

图5 b=2.5 mm时,折角型结构Fmax-a关系曲线 Fig.5 b=2.5 mm,angular structure Fmax-a curves

图6 a=3 mm时,折角型结构Fmax-b关系曲线 Fig.6 a=3 mm,angular structure Fmax-b curves

从图5可以看出,当c值不变且b=2.5 mm时,开启折角型纸包装拉链所需Fmax随着a值的增大呈现先增大后减小的趋势。这是因为随着a值的增加,纸包装拉链2个单体间水平位置上的间隔越来越大,即前一单体结构水平线段的后端与后一单体结构倾斜部分的后端水平距离越来越大,这两点作为应力集中点会降低纸张的撕裂强度,因此随着这两点距离的增加,应力相对分散故开启纸包装拉链所需Fmax增大。因此随着a值的增加,Fmax逐渐增大。但后期Fmax值却不断减小,这是由于a值过大,开启纸包装拉链时所需Fmax大于纸张层间结合力,导致纸张分层撕裂而无法完整开启,使测得的Fmax减小。

从图6可以看出,当c值不变,a=3 mm时,开启折角型纸包装拉链所需Fmax随着b值的增大呈现先减小后增大的趋势。这是因为b值的增大使2个单体间的应力集中点分散从而使周围纸张强度增加,导致撕开同一长度的纸包装拉链所需Fmax增加。而当b=0 mm时,纸包装拉链边缘切痕为虚线。当b值由0增大时Fmax开始突降,证明折角型纸包装拉链结构相较于单纯虚线结构,应力集中现象更明显,更有利于降低开启力。

结合图8~9可以看出,开启倾斜型纸包装拉链所需Fmax随着a,b值的增大均呈递增趋势且变化较平缓,相比前2种结构,倾斜型纸包装拉链的Fmax总体较大,且开启效果不理想。原因在于倾斜型拉链结构缺少水平切割线的导向作用,使力沿倾斜切割线方向,故在水平方向的分力比其他2种结构的小。因此需要较大的Fmax来撕裂倾斜型纸包装拉链。

综上所述,外语学习者想要提高自己的口语交际能力,除了要时刻保持积极的操练意识外,还应遵循口语交际的本质,从语言基础和应用技能、真实而有效的操练、跨文化差异等方面来进行有针对性的学习、训练和强化。也希望本文能为相关外语培训者在开展日后的口语培训项目时提供更多更有益的思路和启发。

1.3.2 圆弧型结构

在圆弧型纸包装拉链试样中,保持c值不变(c=10 mm),试验中以R为变量,分别取值为1.0,2.5,3.5 ,5.0,6.5 mm,并测得最大撕裂力Fmax,得到Fmax与变量R的关系曲线,如图7所示。

图7 圆弧型结构Fmax-R关系曲线 Fig.7 Arc shaped structure Fmax-R curves

平板切割机GRAPHTEC,FCX2000-120VC型,日本图技株式会社生产。

1.3.3 倾斜型结构

3.手段方法相似。企业内部控制与党风廉政建设都涉及调整、约束、规划、评价和控制等方面的手段和方法,两者在实际操作运行中有相似之处。

图8 b=5 mm时,倾斜型结构Fmax-a关系曲线 Fig.8 b=5 mm,sloping structure Fmax-a curves

图9 a=10 mm时,倾斜型结构Fmax-b关系曲线 Fig.9 a=10 mm,sloping structure Fmax-b curves

比较图5~6中白卡纸和灰底白卡纸2种材料的曲线可知,二者的变化趋势相似,但灰底白卡纸材料所需最大撕裂力小,且整体变化平缓,这与纸张定量和工艺有关。

1.3.4 3种结构对比

1)相同条件下Fmax分析

保持c值不变(c=10 mm),将折角型结构中a=b=2.5 mm,θ=45°下测得的Fmax与圆弧型结构中R=2.5 mm测得的Fmax进行对比,如表1所示。倾斜型结构没有水平线段(即c为0 mm),条件不同故不参与对比。从表1可以看出,折角型结构比圆弧型结构需更大的撕裂力。这是因为圆弧型切割线较折角型倾斜部分切割线距前一单体更近,且切割长度较倾斜型长,即弧长大于弦长,因此圆弧型纸包装拉链所需Fmax更小。

表1 折角型结构与圆弧型结构Fmax对比 Table 1 Comparison of Fmax of arc shaped structure and angular structure

类型折角型圆弧型Fmax/N白卡纸3.65 2.35灰底白卡纸1.94 1.41

2)Fmax-c关系分析

在折角型纸包装拉链试样中,使a=b=3 mm;在圆弧型纸包装拉链试样中,使R=3 mm;以c为变量测得Fmaxc的关系曲线如图10~11所示。倾斜型纸包装拉链中c=0 mm,因此不参与对比。

据哈里说,它能象征性地鞭挞白人所怀有的精神优越感,这种心理状态是历史所造成的,它已将非洲拖入野蛮的深渊。(2014:434)

图10 折角型结构Fmax-c关系曲线 Fig.10 Angular structure Fmax-c urve

图11 圆弧型结构Fmax-c关系曲线 Fig.11 Arc shaped structure Fmax-c curves

结合图10~11可以看出,折角型、圆弧型结构纸包装拉链的Fmaxc值增大先稳定在一定范围内,但当c超过某一数值后呈现递减趋势。这是因为c值的增加虽然未使纸包装拉链单体结构的间距增大,但c值达到一定数值后,试样上切割部分长度与未切割部分比例悬殊造成纸张性能下降,纸包装拉链结构不稳定从而使Fmax减小。

免疫检查点既是抗癌治疗靶点,也在心脏免疫调节中起保护作用。一旦细胞毒性T细胞被ICIs释放出来,就可以促进心肌和血管系统炎症发展,导致具有潜在自身免疫倾向或存在其他应激因素的个体中炎症的发生,如心肌细胞病毒感染,轻度炎症过程显著恶化。根据使用ICIs出现相关心血管并发症的发生率和严重程度,在免疫治疗期间或之后出现的所有症状都应视为潜在的药物相关症状。而呼吸困难、心悸、头晕、胸痛和晕厥等症状,均可能是由心肌炎、心包炎或心肌缺血引起。在高度怀疑心血管不良反应而开始皮质类固醇治疗时,应停止ICIs治疗。当抗CTLA-4和抗PD-1抗体联合使用时,心脏毒性较单药治疗更严重。

折角型结构中白卡纸和灰底白卡纸试样在c=12 mm前,Fmax值基本维持稳定,当c从12 mm增大时,2种材料的Fmax均大幅下降。圆弧型结构中白卡纸材料试样在c=10 mm之后Fmax值开始下降,而灰底白卡纸材料试样Fmax值下降点为c=8 mm。

2种实验材料在上述测试中呈现出相似的变化趋势,定量较低的灰底白卡纸相比于定量高的白卡纸所需Fmax略低。这是因为纸张定量越高弹性模量也越高[15],故白卡纸的弹性模量高于灰底白卡纸,其Fmax也相应增大。

为模拟纸包装拉链的实际使用情况,撕开纸包装拉链开口端,将纸包装拉链试样底板的一端夹于PC型智能电子拉力试验机的下夹头,另一端夹于与水平线成60°的固定架上,纸包装拉链开口端夹于拉力机的上夹头,如图3所示。两夹头间距为10 mm,设定实验速度为200 mm/min,记录纸包装拉链撕裂时的Fmax值。圆弧型纸包装拉链试样在试验前后的对比,如图4所示。

2 开启过程的人因工效讨论

消费者在打开纸包装拉链时需用食指与大拇指捏住纸包装拉链的开口端进行撕扯,纸包装拉链的宽度H应根据人因学原理适合食指和大拇指尺寸,以提供适宜的操作体验[16]Hb,R满足如下关系:H>2bH>2R。本实验的样品设计如图12所示。H值可从提高消费者使用舒适度进行设置,以扩大纸包装拉链的应用领域,并为厂家提供纸包装拉链制造尺寸的参考。

图12 实验试样图 Fig.12 Experimental sample diagram

2.1 测试方法

选取50名测试员,其年龄为18~24周岁,男女比例1:1。50名测试员对纸包装拉链的开启舒适度进行评价,并记录结果。

测试前,先参照GB/T 5703—2010《用于技术设计的人体测量基础项目》测量50名测试员,发现其食指远位指关节宽在14.0~19.5 mm之间。故测试中纸包装拉链宽度H选取尺寸为9,14,15,17,18,19 mm共6种;纸包装拉链结构选择圆弧型结构,R=2.5 mm,c=6 mm。

《2018年全国物业管理行业发展报告》显示,截至2017年底,我国物业管理行业已经是一个6000亿级的市场,物业管理总面积达到24665亿平方米,物业服务企业超过11.8万家,物业管理从业人员数量约9047万人。物业管理行业的持续健康发展,有力地支撑了消费升级、服务业产业结构优化和新经济发展,促进了我国服务业向高质量发展方向迈进,成为推动服务业乃至国民经济增长的强大动力。

测试时,测试员一手拿住纸盒,另一只手的食指和拇指捏住纸包装拉链开口端并撕开,纸盒内部放置的产品忽略不计。

陈律师听了也有点担心,他拿出一份签了字的文件递给老福:“其实处理遗产的过程很简单,这里都有记录。一张存有五百万现金的存折,一份股份转让授权书,三套房子的房产证和关于房产赠与的手续。当事人小宋都在上面签了字,我的工作就算完成了,接下来可能就是你的事了。”

2.2 测试结果及分析

每位测试员对6种尺寸的纸包装拉链进行测试,并将个人主观评价分为方便、一般、不方便3个等级记录结果。3个等级的舒适度人数分布情况如图13所示。

图13 舒适度人数分布图 Fig.13 Distribution of comfort figures

由上图及测试过程的体验可知:纸包装拉链宽度影响测试员手撕拉链的舒适度。当纸包装拉链宽度较小时,因不能舒适地容纳手指,以致测试员不能较好地撕开纸包装拉链;当纸包装拉链宽度为17 mm时,舒适度最高。超过17 mm时,撕开纸包装拉链所需要的力变大,导致手部力量较小的测试员测试舒适度下降。

在倾斜型纸包装拉链试样中,c为0 mm。当b=5 mm,a为变量,测得Fmaxa的关系曲线如图8所示;当a=10 mm,b为变量,测得Fmaxb的关系曲线如图9所示。

综上所述,纸包装拉链宽度应适中,对于本实验选取17 mm较合适,绝大部分测试员可轻松捏住纸包装拉链端部并有舒适的撕开体验。

3 结语

本文运用人因工效原理,研究开启纸包装拉链所需Fmax及开启过程的舒适度体验与包装材料、结构及尺寸3个方面的关系,得到如下结论。

1)使用白卡纸和灰底白卡纸作为实验材料的纸包装拉链试样显示出相似的变化趋势,遵循纸张自身的力学规律。白卡纸克重大于灰底白卡纸,双面施胶使得其力学强度高于灰底白卡纸,故其试样的Fmax也较大。

2)3种结构中,开启倾斜型纸包装拉链所需Fmax最大,且开启效果不理想。折角型与圆弧型的Fmax均会随纸包装拉链单体结构间距的增大而增加,但当a,b,R值取较小值时,纸包装拉链强度过低自发断裂,当取值较大时因Fmax大于纸张本身强度,会导致纸包装拉链未撕开而纸张分层断裂。相同条件下,圆弧型纸包装拉链较折角型更省力。

3)在开启过程的人因工效测试中,以18~24岁身体健康,手部无疾病青壮年人士为样本。结果显示纸包装拉链宽度为17 mm时,舒适度最高。而对于老年消费者、患有手部疾病或出现手部力量下降的人来说,手部尺寸会偏大,因此面向此类消费者的产品若设置拉链开启结构,应采用较大的宽度和最大撕裂力较小的结构。

在折角型纸包装拉链试样中,保持c值不变(c=10 mm),其中a/b=cot θ。试验中固定1个变量a(或b)值,通过改变θ值来控制另一变量b(或a)值的变化,分别测得最大撕裂力Fmax,得到Fmax与变量a,b的关系曲线如图5~6所示。

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两组均治疗后观察其效果并实施对比分析。即治疗完成后对两组患儿均实施为期1个月的随访,此后评价其效果,经过治疗患儿的临床情况均显著改善,食欲较治疗前显著增加,同时体重、进食量增加,且基本符合中国儿童标准体重水平则为显效;经过治疗患儿的各项情况均有所改善,但是食量和体重增加情况轻微,且体重尚未达到标准水平则为有效;经过治疗患儿各项情况均无缓解和改善则为无效;其中有效率+显效率为治疗的总有效率。组间统计后实施比较。

采用 SPSS 19.0 软件进行统计分析,应用Duncan氏新复极差法进行各处理间的差异显著性分析。

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(2) 对于强蚀变岩、渣体以碎屑状为主时,化学灌浆材料发泡倍数及浆液扩散半径均对固结体强度产生显著影响。当浆液扩散半径为0.25 m,灌浆材料发泡倍数分别为2倍~3倍、5倍~10倍时,试块固结强度分别为10 MPa、5 MPa,而当浆液扩散半径为0.75 m、灌浆材料发泡倍数调整为2倍~3倍时,试块最大固结强度为3.5 MPa左右。

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水下清淤技术是在清淤船上安装必需设备,然后将管道放置到需要清淤的位置,开动机器设备,将河道中的淤泥予以清除和处理。水下清淤方式主要包括抓斗式、绞吸式和水上挖掘机清淤等。

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高中化学知识不是孤立的存在,而是先后衔接,具有一定的逻辑性,教师可以将与新知有关的知识制作成微课,让学生课前预习的时候进行观看,这样既能帮助学生巩固旧知识,引出新知识,也能激发学生兴趣,顺利导入新知识的学习.比如在学习“混合物的分离与提纯”之前,教师可以将学生初中学过的过滤、蒸发相关内容做成微课,让学生预习的时候将已经掌握的知识进行回顾,从而引出混合物的分离与提纯的一般方法,为萃取和蒸馏的学习做好铺垫,激发了学生对新知识探究的兴趣.

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变电站一般外墙需要进行节能设计,主变压器室外墙需要进行防火、节能、降噪设计。下面分一般外墙和主变压器室外墙进行论述。

肖颖喆,蒙惠文,杨大鹏
《包装学报》 2018年第1期
《包装学报》2018年第1期文献

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