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圖1表明電視機(jī)殼體在支撐顯像管時(shí)，通常受力為m（g+a），其中m為顯像管的質(zhì)量，g為重力加速度，a為假定沖擊加速度。給定電視機(jī)殼體初步設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，利用有限元法進(jìn)行應(yīng)力分布計(jì)算，限定殼體的總重量不變，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使應(yīng)力分布合理，目標(biāo)是使殼體承受載荷能力最大。如圖中局部增加了凸棱代替了原來的平板；根據(jù)應(yīng)力分布情況平板各部厚度也有所不同。
　　對(duì)于設(shè)計(jì)好的的電視機(jī)外殼還要進(jìn)行模擬跌落實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。采取這樣的分析手段設(shè)計(jì)效果明顯，比如：在日本輕型汽車的設(shè)計(jì)也是這樣進(jìn)行的，既節(jié)省汽車外殼的材料，又在受到?jīng)_擊時(shí)能夠盡可能地保護(hù)人的生命安全。設(shè)計(jì)過程框圖如圖2所示。

　　2　 包裝的優(yōu)化設(shè)計(jì)
　　對(duì)于中大型產(chǎn)品無論怎樣計(jì)算分析，包裝的緩沖材料都是必不可少的。利用上面提到的軟件，根據(jù)產(chǎn)品殼體受到跌落和沖擊所受應(yīng)力狀況的分析，進(jìn)行加強(qiáng)（壁厚、筋、凸起等）設(shè)計(jì)，同時(shí)根據(jù)使用緩沖材料的特性進(jìn)行緩沖效果的模擬試驗(yàn)，確定一個(gè)適當(dāng)?shù)木彌_材料的使用量，是比較容易做到的。 
　　緩沖材料主要是在被包裝的產(chǎn)品與運(yùn)輸環(huán)境、裝卸環(huán)境之間起緩沖作用，是產(chǎn)品與流通環(huán)境接合的媒體。在設(shè)計(jì)緩沖材料時(shí)，充分掌握產(chǎn)品及其包裝所要經(jīng)受的流通環(huán)境是十分必要的。流通環(huán)境從產(chǎn)品受損的角度看，主要有裝卸時(shí)的跌落、運(yùn)輸振動(dòng)、堆碼壓損等。流通環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的可能的破壞力定義為A，末包裝的產(chǎn)晶能承受的這種流通環(huán)境的破壞力定義為B。那么A與B的差，就應(yīng)該是由包裝設(shè)計(jì)(包裝箱及緩沖材料)來承受的部分。如果針對(duì)流通環(huán)境能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行十分適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)是非常理想的。但是如果不進(jìn)行優(yōu)化包裝設(shè)計(jì)，可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問題。其一是對(duì)產(chǎn)品保護(hù)不足，流通中可能會(huì)造成產(chǎn)品的損傷，這時(shí)需要對(duì)產(chǎn)品及其包裝進(jìn)行系統(tǒng)地分析，通過提高產(chǎn)品強(qiáng)度和改善包裝設(shè)計(jì)來共同解決包裝不足的問題；其二是對(duì)產(chǎn)品的過剩保護(hù)，這種鎬況下，多余的包裝材料會(huì)提高產(chǎn)品的綜合成本，造成浪費(fèi)和加深環(huán)境污染的程度，也必須通過優(yōu)化包裝設(shè)計(jì)來解決。
　　如圖3所示，背景部分代表流通環(huán)境的破壞力，產(chǎn)品具有一定的承受這種破壞力的強(qiáng)度，但不能完全承受。包裝保護(hù)的作用就是彌補(bǔ)產(chǎn)品強(qiáng)度的不足，與產(chǎn)品一起共同承受流通環(huán)境的考驗(yàn)。圖中共分4種情況，最上邊的第1種情況是對(duì)一般設(shè)計(jì)產(chǎn)品的理想包裝，產(chǎn)品強(qiáng)度與流通環(huán)境破壞力的差，恰好由包裝來補(bǔ)足；第2種情況屬于包裝不足，流通中產(chǎn)品受損的概率較高；第3種情況是過包裝，會(huì)造成包裝費(fèi)用的增加，包裝材料的浪費(fèi)；第四種情況是對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了產(chǎn)晶本身的強(qiáng)度后，又進(jìn)行了適當(dāng)?shù)陌b，這種情況所使用的包裝材料（緩沖材料）最少。
　　根據(jù)產(chǎn)品的特性及流通環(huán)境狀況，通過各種試驗(yàn)手段就可確定一個(gè)適當(dāng)?shù)木彌_材料的用量，既能對(duì)產(chǎn)品起到保護(hù)作用，又能節(jié)省緩沖材料，降低包裝成本。如對(duì)包裝件要進(jìn)行軟件分析和模擬實(shí)驗(yàn)等。在日本廣泛使用的軟件[3]有：耐沖擊性能分析軟件（PAM-SHOCK/NT）、跌落實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件（MSC/DropTest）等。通過軟件分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，反復(fù)修改設(shè)計(jì)，目標(biāo)是滿足包裝要求的條件下，包裝材料使用量最少。對(duì)于產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，盡管使用3次元CAD、優(yōu)化設(shè)計(jì)等軟件，要有資金和人力的投入，但由于節(jié)省了緩沖材料，很快就能收回這部分成本，以后不僅能給企業(yè)帶來新的收益，為環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)，也會(huì)帶來社會(huì)效益。
　　3　 結(jié) 語(yǔ)
　　綜上所述，在新型產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)的同時(shí)，考慮產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)的問題，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品自身承受流通環(huán)境破壞力的能力，就可以減少包裝材料(緩沖材料)的使用量，降低包裝成本，又能減少包裝廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。隨著產(chǎn)品的CAD設(shè)計(jì)技術(shù)及包裝優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品及其包裝總體優(yōu)化設(shè)計(jì)方法將得到進(jìn)-步完善。

［　參　考　文　獻(xiàn)　］

〔1〕 彭國(guó)勛，等．中國(guó)包裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策研究〔J〕．包裝工程，2002，1（6）．
〔2〕 李炳威．結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)〔M〕．北京：人民交通出版社，1989
〔3〕恒川武．21世紀(jì)への包裝〔J〕．恒川武の地球にしい包培育技術(shù)（電子雜志），2001，5（1）．
　　（完）