詮釋公共場(chǎng)所餐椅桌的破壞機(jī)理與防治

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摘要本文旨在通過(guò)用實(shí)地調(diào)查得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)合概率與數(shù)理進(jìn)行分析，得出正常使用極限狀態(tài)下餐椅桌的破壞形式，然后通過(guò)力學(xué)分析，找出其破壞的原因。最后，針對(duì)破壞機(jī)理，在理論層面上提出解決問(wèn)題的防治措施，以期為該種產(chǎn)品的實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)和借鑒，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少重復(fù)生產(chǎn)帶來(lái)的碳排放。

餐椅桌是人類日常生活和社會(huì)活動(dòng)中頻繁使用的具有坐臥、憑倚、餐食等功能的器具，廣泛應(yīng)用于各級(jí)學(xué)校的食堂，快餐廳等公共場(chǎng)所，其款式多以桌面與座椅相連接的方式為主。這些公共場(chǎng)所具有人流量大、人員聚集與離開的時(shí)間相對(duì)集中、公共用具使用頻率高的特點(diǎn)。因此，在高頻率使用的情況下，如何保證餐椅桌能正常使用是個(gè)很實(shí)用的問(wèn)題。

本文旨在通過(guò)用實(shí)地調(diào)查得到的數(shù)據(jù)，結(jié)合概率與數(shù)理進(jìn)行分析，得出正常使用極限狀態(tài)下餐椅桌的破壞形式，然后通過(guò)力學(xué)分析，找出破壞的原因。最后，針對(duì)破壞機(jī)理，在理論層面上提出解決問(wèn)題的防治措施。

1四位中空餐椅桌的破壞形式

以西南交通大學(xué)犀浦校區(qū)食堂內(nèi)的餐椅桌作為調(diào)查對(duì)象，該處餐椅桌系于2004年購(gòu)置，共有椅餐桌1408個(gè)，上有座椅5632個(gè)，至今已使用了6年左右。經(jīng)過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，該處餐椅桌的毀壞主要是餐椅桌上連接的座椅的破壞，而餐椅桌的桌面則破壞則很少見，整理相關(guān)數(shù)據(jù)得到如下表格：

表1西南交通大學(xué)餐椅桌毀壞情況

47.20%分析上表中的數(shù)據(jù)，得到結(jié)論：餐椅桌的破壞問(wèn)題集中在座椅，而且，座椅破壞的概率大小與餐椅桌的擺放方式有關(guān)，相對(duì)于一般的座椅，單獨(dú)成排的餐椅桌的座椅被破壞的概率更大。

實(shí)地觀察在實(shí)際使用時(shí)兩種座椅的使用情況發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于兩桌子首尾相連而成排的餐椅桌，使用者在坐單桌成排的餐椅桌的座椅時(shí)，傾向于從距一面還有一段距離時(shí)就放松雙腿，同時(shí)，由于單桌成排的餐椅桌相對(duì)于兩兩并列成排的餐椅桌更容易移動(dòng)，造成單桌成排的餐椅桌上的座椅有更大的概率承受偏心荷載。對(duì)于單桌成排的餐椅桌上的椅子，經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)：破壞的椅子都是在椅面外側(cè)的角所在的對(duì)角線上的兩個(gè)螺栓周圍發(fā)生塑料破壞。

2原因分析

2.1餐椅桌的材料自身的原因

（1）塑料座椅的老化。餐椅桌的座椅材料使用的是塑料。用塑料做為主要材料有一些優(yōu)勢(shì)，首先，塑料的抗腐蝕能力強(qiáng)，不與酸、堿反應(yīng)，故而可以保證在試用期間塑料座椅不會(huì)像金屬那樣被使用環(huán)境中的酸堿腐蝕。其次，塑料材料作為合成的高分子化合物，具有質(zhì)量輕，成本低的特點(diǎn)，尤其是塑料耐水性能優(yōu)異，不會(huì)像鐵制品那樣容易受到空氣中水和氧氣的銹蝕。但是塑料作為一種合成的高分子化合物，具有高分子材料易老化的通病，塑料在受內(nèi)外因素的綜合作用后，強(qiáng)度、塑性、韌性等都將隨著時(shí)間的推移發(fā)生不可逆的降低。因此，餐椅桌的椅子用塑料做成，不可避免的會(huì)在經(jīng)過(guò)若干年的使用之后因?yàn)樾阅芙档投谑褂眠^(guò)程中破壞。

（2）塑料座椅的疲勞破壞。餐椅桌的塑料座椅是一種被頻繁使用的部件，同時(shí)塑料是一種彈塑性材料，在高頻率的使用荷載作用下，在前期因使用而造成的形變還未完全恢復(fù)的情況下就不可避免的繼續(xù)承擔(dān)新的荷載，在反復(fù)荷載作用下，材料不可避免的要發(fā)生疲勞破壞。在疲勞破壞時(shí)，在遠(yuǎn)低于材料強(qiáng)度極限的交變應(yīng)力作用下，材料也將發(fā)生破壞。因此，餐椅桌的椅子產(chǎn)生疲勞時(shí)，盡管使用者帶來(lái)的荷載不夠大，仍能造成椅子的破壞。

2.2餐桌椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理

對(duì)西南交通大學(xué)食堂內(nèi)的餐椅桌的椅子破壞調(diào)查發(fā)現(xiàn)，椅子破壞的位置均為應(yīng)力集中的地方，即固定座椅的四個(gè)螺栓處中的兩處。對(duì)于由脆性材料制成的構(gòu)件，應(yīng)力集中現(xiàn)象將一直保持到最大局部應(yīng)力到達(dá)強(qiáng)度極限之前。因此，在設(shè)計(jì)脆性材料構(gòu)件時(shí)，應(yīng)考慮應(yīng)力集中的影響。餐椅桌座椅使用的塑料要么本身就是脆性材料，要么在經(jīng)過(guò)一定的使用時(shí)間后脆性明顯增強(qiáng)，因此再設(shè)計(jì)座椅時(shí)，理應(yīng)對(duì)容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的地方注意保護(hù)。但是，調(diào)查結(jié)果表明，餐椅桌座椅的設(shè)計(jì)者仍有必要對(duì)應(yīng)力集中的地方采取保護(hù)措施，防止發(fā)生應(yīng)力集中破壞。

2.3使用不當(dāng)造成椅子的破壞

（1）沖擊荷載破壞。觀察發(fā)現(xiàn)，在使用過(guò)程中，對(duì)餐椅桌的座椅起破壞作用的不是使用者的質(zhì)量導(dǎo)致的靜荷載，而是使用者在就座時(shí)對(duì)座椅的沖擊荷載。計(jì)算表明，即使在是一般的沖擊荷載作用下，座椅所受的應(yīng)力也達(dá)到了同樣大小的靜荷載的5到7倍。因此，餐椅桌座椅的使用者的使用習(xí)慣對(duì)椅子的破壞與否有著重要的影響。而且，在觀察中發(fā)現(xiàn)，單桌成排的餐椅桌的座椅在實(shí)際使用過(guò)程中更容易收到?jīng)_擊荷載，因?yàn)樵趩蝹€(gè)桌子成排的餐椅桌周圍的空間十分充足，使用者在單個(gè)桌子成排的餐椅桌的座椅上就坐時(shí)，傾向于從距一面還有一段距離時(shí)就放松雙腿，這樣就給座椅帶來(lái)了沖擊荷載的作用。

（2）偏心荷載破壞。由于單桌成排的餐椅桌相對(duì)于兩兩并列成排的餐椅桌更容易移動(dòng)，使用者在就座時(shí)，往往沒(méi)有坐到座椅底面的形心點(diǎn)附近，造成單桌成排的餐椅桌上的座椅有更大的概率承受更多的偏心荷載。其結(jié)果是椅面外側(cè)的角所在的對(duì)角線上的兩個(gè)螺栓周圍發(fā)生塑料破壞，其中一個(gè)是受拉破壞，一個(gè)是受壓破壞。

2.4餐椅桌的后期維護(hù)保養(yǎng)不足

在調(diào)查餐椅桌座椅的情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，座椅破壞處的螺栓大都發(fā)生了不同程度的銹蝕，這與食堂內(nèi)潮濕的空氣有關(guān)，也與餐桌椅的清潔人員不注意保持椅面周圍的干燥有關(guān)。觀察發(fā)現(xiàn)，工作人員習(xí)慣性的用濕布擦拭椅面的同時(shí)造成了一部分水吸附在螺栓上，加速了螺栓的銹蝕。

3防治措施

（1）提高材料的強(qiáng)度和塑性。生產(chǎn)廠家可以考慮采用強(qiáng)度更高，塑性更強(qiáng)的塑料作為餐椅桌座椅的材料。盡管這會(huì)增加生產(chǎn)成本，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度和可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)看，利大于弊。

（2）優(yōu)化餐椅桌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在餐椅桌座椅的受力集中部分考慮增大椅面與螺栓的接觸面積，增大二者接合處的塑料厚度。同時(shí)，注意椅面下側(cè)塑料厚度的變化，使從應(yīng)力集中處到應(yīng)力集中處周圍緩慢的減小厚度，這樣既能減少應(yīng)力集中地破壞，又能節(jié)省材料，降低生產(chǎn)成本。

（3）優(yōu)化使用者使用椅子的方式。采取適當(dāng)?shù)男麄鞔胧ㄗh餐椅桌的使用者就坐時(shí)盡量輕坐輕放，減小沖擊荷載對(duì)座椅的破壞。

（4）優(yōu)化餐椅桌的擺放方式。盡量將兩個(gè)或多個(gè)餐椅桌首尾相連排成一排，減少餐椅桌的移動(dòng)距離，從而一定程度上提高餐椅桌抵抗偏心荷載的能力。

（5）注意餐椅桌使用中的維護(hù)保養(yǎng)。盡量保持餐椅桌周圍環(huán)境的干燥和通風(fēng)，對(duì)餐椅桌進(jìn)行清潔時(shí)盡量不將清洗液體撒到金屬部件周圍，減輕環(huán)境因素對(duì)餐椅桌上的金屬部件如椅面下方連接處螺栓的銹蝕。