CN111855250A - 一种竹躺椅座面舒适度的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竹躺椅座面舒适度的评价方法，通过将竹躺椅的座面按人体的接触部位划分成腿部座面、臀部座面、背部座面和头部座面；再获取腿部座面与水平面的角度，获取背部座面与水平面的角度；然后按比例计算使用者腿部、臀部、背部和头部的重量，得到腿部座面、臀部座面和背部座面所受压力；最后根据竹条的弯曲弹性模量、臀部座面所受压力、竹条的宽度、截面惯矩以及坐骨距竹条边缘的距离，计算臀部座面中竹条的弯曲挠度，根据弯曲挠度的值进行舒适度评价。本发明可以对竹躺椅进行舒适性的评测，进而方便后续改良和优化竹躺椅的构造，使其充分达到坐姿舒适的要求。
Description
技术领域
本发明涉及竹椅性能测试领域，具体涉及一种竹躺椅座面舒适度的评价方法。
背景技术
椅子是一种有椅背、有的还有扶手的坐具。古代席地而坐，原没有椅子，“椅”本是木名。《诗经》有“其桐其椅”，“椅”即“梓”，是一种树木的名称。按材质分类：实木椅、玻璃椅、铁艺椅、塑料椅、竹椅等。
以竹椅为例，众所周知，因竹条取得容易，可塑性大，原料充足、低廉，且生长周期短，是崇尚环保的人们视为时尚家居的新选择。其中竹椅中的竹躺椅已普遍得到市场的认同，越来越多的人们在工作或修仙时间会选择竹躺椅进行小恬一会。但是现有的竹躺椅柔软性和舒适性差，不符合人体坐姿工程学，使人坐得稍久便感到不舒适。为此，如何从人体工学方面进行竹躺椅的舒适性评价，用于后续对竹躺椅的改良和优化，成为了申请人亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种竹躺椅座面舒适度的评价方法。本发明可以对竹躺椅进行舒适性的评测，进而方便后续改良和优化竹躺椅的构造，使其充分达到坐姿舒适的要求。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种竹躺椅座面舒适度的评价方法，该竹躺椅座面整体曲线采用长型竹片制作，利用高温加热后长型竹片弯曲形成的圆弧线平滑过渡体腿夹角以及形成圆弧型的头枕部，所述长型竹片之间并排排列多块长方体型的竹条，多块竹条之间形成座面；按以下步骤进行：
a、将座面按人体的接触部位划分成腿部座面、臀部座面、背部座面和头部座面；获取腿部座面与水平面的角度，获取背部座面与水平面的角度；
b、按比例计算使用者腿部、臀部、背部和头部的重量，并得到腿部座面、臀部座面和背部座面所受压力；
c、根据竹条的弯曲弹性模量、臀部座面所受压力、竹条的宽度、截面惯矩以及坐骨距竹条边缘的距离，计算臀部座面中竹条的弯曲挠度，根据弯曲挠度的值进行舒适度评价。
上述的竹躺椅座面舒适度的评价方法，步骤b中，按0.222:0.342:0.355:0.081的比例进行计算使用者腿部、臀部、背部和头部的重量。
前述的竹躺椅座面舒适度的评价方法，步骤b中，先根据竹条的静曲强度和宽度计算腿部座面、臀部座面、背部座面和头部座面可承担的最大压力，用于保证该竹躺椅的牢固性。
前述的竹躺椅座面舒适度的评价方法，所述弯曲挠度的计算为：
式中：Wc是弯曲挠度，F是臀部座面所受压力，l是竹条的宽度，E是弹性模量，I是截面惯矩；b是坐骨距竹条边缘的距离；
对于矩形的截面惯矩:
式中：b'为矩形宽度；h为矩形高度；
因此
前述的竹躺椅座面舒适度的评价方法，步骤c中，所述的舒适度评价是臀部座面中竹条的弯曲挠度是竹条长度的5％-10％为舒适区间。
与现有技术相比，本发明通过将竹躺椅的座面按人体的接触部位划分成腿部座面、臀部座面、背部座面和头部座面；再获取腿部座面与水平面的角度，获取背部座面与水平面的角度；然后按比例计算使用者腿部、臀部、背部和头部的重量，得到腿部座面、臀部座面和背部座面所受压力；最后根据竹条的弯曲弹性模量、臀部座面所受压力、竹条的宽度、截面惯矩以及坐骨距竹条边缘的距离，计算臀部座面中竹条的弯曲挠度，根据弯曲挠度的值进行舒适度评价。由此本发明通过受力分析的方法得到人体工学与竹躺椅之间的联系，然后再得出弯曲挠度这一具体数值，根据弯曲挠度的数值从而理性的划分竹躺椅的舒适程度，从而对竹躺椅进行舒适性的评测，进而方便后续改良和优化竹躺椅的构造，使其能够充分达到坐姿舒适的要求。此外，本发明给出了使用者各部位重量之间的比例关系，按照此比例关系可以准确地得到腿部座面、臀部座面和背部座面所受压力，进而符合人体工学要求，使得后续的弯曲挠度计算结果更加的精准；本发明还事先根据竹条的静曲强度和宽度计算腿部座面、臀部座面、背部座面和头部座面可承担的最大压力，用于保证该竹躺椅的牢固性，提高竹躺椅的安全性能。
附图说明
图1是竹躺椅结构示意图；
图2是竹躺椅座面整体曲线图；
图3是臀部座面尺寸结构示意图；
图4是竹躺椅受力图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1：一种竹躺椅座面舒适度的评价方法，该竹躺椅座面整体曲线采用2根长型竹片制作，利用高温加热后长型竹片弯曲形成的圆弧线平滑过渡体腿夹角以及形成圆弧型的头枕部，使人体各个部位均能够得到不同程度的支撑；所述长型竹片之间并排排列多块长方体型的竹条，该竹条采用的是毛竹竹青片，长为420mm，宽为20mm，高为5mm，多块竹条之间形成座面；按以下步骤进行：
a、将座面按人体的接触部位划分成腿部座面、臀部座面、背部座面和头部座面；获取腿部座面与水平面的角度，获取背部座面与水平面的角度；
b、按比例计算使用者腿部、臀部、背部和头部的重量，并得到腿部座面、臀部座面和背部座面所受压力；
c、根据竹条的弯曲弹性模量、臀部座面所受压力、竹条的宽度、截面惯矩以及坐骨距竹条边缘的距离，计算臀部座面中竹条的弯曲挠度，根据弯曲挠度的值进行舒适度评价。
实施例2：一种竹躺椅座面舒适度的评价方法，如图1所示，该竹躺椅座面整体曲线采用2根长型竹片制作，利用高温加热后长型竹片弯曲形成的圆弧线平滑过渡体腿夹角以及形成圆弧型的头枕部，使人体各个部位均能够得到不同程度的支撑；其中踏板高度220mm，宽度420mm，长度475mm,凳脚高度430mm，宽度420mm，长度510mm，扶手高度604mm，臀部座面高度334mm，所述长型竹片之间并排排列多块长方体型的竹条，该竹条采用的是毛竹竹青片，长为420mm，宽为20mm，高为5mm，多块竹条之间形成座面；按以下步骤进行：
a、如图2所示，将座面按人体的接触部位划分成腿部座面、臀部座面、背部座面和头部座面，四个座面的总长为1260mm，臀部座面与头部座面之间的距离为378mm；获取腿部座面与水平面的角度为16°，获取背部座面与水平面的角度为30°；腿部座面与背部座面夹角的角度为134°；
b、先根据竹条的静曲强度和宽度计算腿部座面、臀部座面、背部座面和头部座面可承担的最大压力，用于保证该竹躺椅的牢固性；在分析过程中，75kg的男性被假定为使用者，体重选自18-60岁男性第95百分位(GB10000-1988)，按0.222:0.342:0.355:0.081的比例计算使用者腿部、臀部、背部和头部的重量，所述的毛竹竹青片的静曲强度MOR为221.64MP，如图3所示，以臀部座面为例，所述的臀部座面由4块竹条构成，坐骨距竹条边缘的距离b＝132.5mm，根据压强公式：
计算得到臀部座面所受到的压强，并符合S*MOR＞P要求；最终得到如表1所示的竹躺椅主体各部分的尺寸和极限荷载：
| 身体部位 | 腿部 | 臀部 | 背部 | 头部 |
| 水平长度 | 300mm | 80mm | 730mm | 50mm |
| 角度 | 16° | 0° | 30° | 0° |
| 接触长度 | 300mm | 80mm | 421mm | 50mm |
| 宽度 | 420mm | 420mm | 420mm | 420mm |
| 面积(mm<sup>2</sup>) | 126000 | 33600 | 306600 | 21000 |
| 极限荷载 | 3.8×10<sup>6</sup>N | 2.5×10<sup>5</sup>N | 6.9×10<sup>6</sup>N | 9.8×10<sup>4</sup>N |
表1
如图4所示，根据力学方程计算腿部座面、臀部座面和背部座面所受压力；其中，身体各部分近似重量如表2所示：
| 身体部位 | 腿部 | 臀部 | 背部 | 头部 |
| 重量比例 | 0.222 | 0.342 | 0.355 | 0.081 |
| 重力 | 166.5N | 256.5N | 266.25N | 60.75N |
| 座面压力 | 160.056N | 256.5N | 230.573N | 60.75N |
| 合力 | 无 | 335.89N | 无 | 无 |
表2
c、根据竹条的弯曲弹性模量、臀部座面所受压力、竹条的宽度、截面惯矩以及坐骨距竹条边缘的距离，计算臀部座面中竹条的弯曲挠度，根据弯曲挠度的值进行舒适度评价；
该毛竹竹青片制得的竹条的弯曲弹性模量为16.63Gpa，所述弯曲挠度的计算为：
式中：Wc是弯曲挠度，F是臀部座面所受压力，l是竹条的宽度，为0.42m，E是弹性模量，I是截面惯矩；b是坐骨距竹条边缘的距离，为0.1325m；
对于矩形的截面惯矩:
式中：b'为矩形宽度0.02×4＝0.8m；h为矩形高度0.005m；
因此
最终得到在臀部座面垂直加载合力为335.89N时，竹躺椅臀部座面的弯曲挠度为30.71mm。
本实施例利用问卷调查和压力数据计算的方式，以100位成年人在竹躺椅上随意调节竹躺椅的腿部座面与水平面的角度，获取背部座面与水平面的角度，得到被试人员对每把竹躺椅舒适度的主观评价结果，其中所述的舒适度评价是臀部座面中竹条的弯曲挠度是竹条长度的5％-10％为舒适区间，然后将主观评价结果输入Yaahp软件中进行计算，得到腿部座面、臀部座面、背部座面和头部座面对舒适度影响程度的权重，也得到了数据集合的均值、方差以及各差值的平方和这三个参数对舒适度的贡献程度，得到舒适度模型。表3为各座面占舒适度评价结果的权重。
表3
舒适度模型如下所示：
式中：Xi、Yi、Zi分别代表第i个区域内差值集合的均值、方差和各差值的平方和三个参数，wi1、wi2、wi3分别代表第i个区域内差值集合的均值、方差和各差值的平方和三个参数的权重。
在得到舒适度模型后，申请人以获取腿部座面与水平面的角度为12°、16°和18°三个角度，获取背部座面与水平面的角度为28°、30°和33°三个角度分别进行9组实验，得到如表4所示在不同腿部座面与水平面的角度和不同背部座面与水平面的角度下的不同弯曲挠度，并按照舒适度模型进行舒适度评分。
表4
从表4从可以看出，通过在不同腿部座面与水平面的角度和不同背部座面与水平面的角度下的得到不同弯曲挠度，在腿部座面与水平面的角度、背部座面与水平面均处于合理的角度下，竹躺椅臀部座面中竹条的弯曲挠度是竹条长度5-10％时，均在舒适区间内，同时舒适度模型的评分也较高，而弯曲挠度不在此区间内时，其舒适度模型的评分较低，由此可以说明本发明具有准确的舒适度评价能力。
综上所述，本发明通过受力分析的方法得到人体工学与竹躺椅之间的联系，然后再得出弯曲挠度这一具体数值，根据弯曲挠度的数值从而理性的划分竹躺椅的舒适程度，从而对竹躺椅进行舒适性的评测，进而方便后续改良和优化竹躺椅的构造，使其能够充分达到坐姿舒适的要求。
Claims (5)
1.一种竹躺椅座面舒适度的评价方法，该竹躺椅座面整体曲线采用长型竹片制作，利用高温加热后长型竹片弯曲形成的圆弧线平滑过渡体腿夹角以及形成圆弧型的头枕部，所述长型竹片之间并排排列多块长方体型的竹条，多块竹条之间形成座面；其特征在于：按以下步骤进行：
a、将座面按人体的接触部位划分成腿部座面、臀部座面、背部座面和头部座面；获取腿部座面与水平面的角度，获取背部座面与水平面的角度；
b、按比例计算使用者腿部、臀部、背部和头部的重量，并得到腿部座面、臀部座面和背部座面所受压力；
c、根据竹条的弯曲弹性模量、臀部座面所受压力、竹条的宽度、截面惯矩以及坐骨距竹条边缘的距离，计算臀部座面中竹条的弯曲挠度，根据弯曲挠度的值进行舒适度评价。
2.根据权利要求1所述的竹躺椅座面舒适度的评价方法，其特征在于：步骤b中，按0.222:0.342:0.355:0.081的比例进行计算使用者腿部、臀部、背部和头部的重量。
3.根据权利要求1所述的竹躺椅座面舒适度的评价方法，其特征在于：步骤b中，先根据竹条的静曲强度和宽度计算腿部座面、臀部座面、背部座面和头部座面可承担的最大压力，用于保证该竹躺椅的牢固性。
4.根据权利要求1所述的竹躺椅座面舒适度的评价方法，其特征在于：所述弯曲挠度的计算为：
式中：Wc是弯曲挠度，F是臀部座面所受压力，l是竹条的宽度，E是弹性模量，I是截面惯矩；b是坐骨距竹条边缘的距离；
对于矩形的截面惯矩:
式中：b'为矩形宽度；h为矩形高度；
因此
5.根据权利要求1所述的竹躺椅座面舒适度的评价方法，其特征在于：步骤c中，所述的舒适度评价是臀部座面中竹条的弯曲挠度是竹条长度的5％-10％为舒适区间。
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