家具行業(yè)家具行業(yè)家具結(jié)構(gòu)工程師職業(yè)資格考試題目及答案考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填入括號(hào)內(nèi)）1.家具結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)中首要考慮的因素通常是？A.美觀性B.成本最低C.結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定性D.材料最貴重2.下列哪種木材通常具有最好的強(qiáng)度重量比，常用于制作承重結(jié)構(gòu)？A.桃木B.松木C.水曲柳D.輕木（Balsa）3.在家具結(jié)構(gòu)中，榫卯連接的主要優(yōu)點(diǎn)之一是？A.易于批量生產(chǎn)B.連接強(qiáng)度高且耐久C.不需要任何膠粘劑D.拆卸方便但易損壞4.根據(jù)材料力學(xué)，彎曲梁的上下表面分別主要承受？A.拉應(yīng)力和壓應(yīng)力B.壓應(yīng)力和拉應(yīng)力C.剪應(yīng)力和壓應(yīng)力D.扭應(yīng)力和剪應(yīng)力5.對(duì)于需要經(jīng)常移動(dòng)或承受較大沖擊的家具部件，連接強(qiáng)度和耐用性要求更高，以下哪種連接方式相對(duì)更適用？A.粘接B.螺栓連接C.榫卯連接D.釘子連接6.下列哪項(xiàng)屬于影響家具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要因素？A.顏色B.尺寸C.重心位置D.表面處理7.家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，考慮人機(jī)工程學(xué)主要是為了？A.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度B.滿足人體使用時(shí)的舒適性、安全性和效率C.增加產(chǎn)品種類(lèi)D.降低制造成本8.在進(jìn)行家具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，安全系數(shù)的引入主要是為了？A.提高理論計(jì)算結(jié)果的精確度B.考慮材料的不均勻性、載荷的估計(jì)誤差、加工誤差和使用中的意外載荷等因素C.減輕結(jié)構(gòu)重量D.滿足美學(xué)要求9.木材的順紋抗壓強(qiáng)度通常遠(yuǎn)高于其？A.橫紋抗壓強(qiáng)度B.順紋抗拉強(qiáng)度C.橫紋抗剪強(qiáng)度D.彎曲強(qiáng)度10.下列哪種家具結(jié)構(gòu)形式通常需要特別關(guān)注抗傾覆穩(wěn)定性？A.沙發(fā)B.茶幾C.足球椅D.掛衣架二、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述影響實(shí)木家具結(jié)構(gòu)連接方式選擇的主要因素。2.解釋什么是家具結(jié)構(gòu)的“臨界載荷”，并簡(jiǎn)述其在設(shè)計(jì)中的意義。3.簡(jiǎn)述在家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮“可制造性”的重要性。4.什么是家具結(jié)構(gòu)的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)？請(qǐng)列舉至少三個(gè)在家具設(shè)計(jì)中應(yīng)用人體工程學(xué)的具體方面。5.簡(jiǎn)述粘接在家具結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用特點(diǎn)及其主要優(yōu)缺點(diǎn)。三、計(jì)算題1.某家具腿部結(jié)構(gòu)為矩形截面木梁，材料為橡木，截面尺寸為50mmx100mm，簡(jiǎn)支在兩個(gè)連接點(diǎn)上，跨距L=800mm。假設(shè)承受均布載荷q=200N/m（包括自重和部分使用載荷）。請(qǐng)計(jì)算該木梁跨中截面上的最大彎曲正應(yīng)力（橡木的彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f_m通常取30MPa）。請(qǐng)列出主要計(jì)算公式和步驟。2.一家具部件采用螺栓連接，螺栓直徑d=10mm，材料許用剪應(yīng)力[τ]=60MPa。若該連接需要承受的剪切力F=5000N，請(qǐng)校核該螺栓連接的強(qiáng)度是否足夠。請(qǐng)列出主要計(jì)算公式和步驟。四、論述題1.結(jié)合具體實(shí)例，論述在進(jìn)行家具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要平衡哪些主要因素？如何在這些因素之間進(jìn)行權(quán)衡？2.隨著新材料和新工藝的發(fā)展，你認(rèn)為未來(lái)家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將面臨哪些新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)？請(qǐng)談?wù)勀愕目捶?。試卷答案一、選擇題1.C*解析思路：結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定性是家具結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計(jì)的根本出發(fā)點(diǎn)和首要考慮因素，其他因素如美觀、成本等是在滿足安全穩(wěn)定的前提下進(jìn)行優(yōu)化。2.D*解析思路：輕木（Balsa）雖然密度小，但強(qiáng)度重量比（即單位重量下的強(qiáng)度）相對(duì)較高，適合用于需要輕質(zhì)但承重能力尚可的結(jié)構(gòu)。3.B*解析思路：榫卯連接是一種傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)連接方式，其優(yōu)點(diǎn)在于連接強(qiáng)度高、穩(wěn)固、耐久，能傳遞較大的載荷，且若設(shè)計(jì)合理，具有一定的自鎖作用。4.A*解析思路：根據(jù)材料力學(xué)中梁的彎曲理論，當(dāng)梁發(fā)生純彎曲時(shí)，凹側(cè)受壓，凸側(cè)受拉。因此，對(duì)于中性軸而言，梁的下表面主要承受拉應(yīng)力，上表面主要承受壓應(yīng)力。5.B*解析思路：螺栓連接屬于機(jī)械連接，拆卸方便，且通過(guò)擰緊力矩可以保證連接的可靠性和強(qiáng)度，更能適應(yīng)需要經(jīng)常移動(dòng)或承受沖擊的環(huán)境。粘接耐久性相對(duì)較差，榫卯和釘子連接在承受動(dòng)載荷和反復(fù)作用時(shí)可能不如螺栓連接可靠。6.C*解析思路：物體的穩(wěn)定性與其重心位置密切相關(guān)。重心越低，慣性力矩越小，抵抗傾覆和振動(dòng)的能力越強(qiáng)。因此，在家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中合理控制重心位置是保證穩(wěn)定性的重要手段。7.B*解析思路：人機(jī)工程學(xué)是研究人、機(jī)器（或產(chǎn)品）及環(huán)境之間相互作用的學(xué)科。在家具設(shè)計(jì)中應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)，目的是使家具的結(jié)構(gòu)和尺寸符合人體生理、心理特點(diǎn)，從而保證使用者的舒適性、安全性和使用效率。8.B*解析思路：安全系數(shù)是實(shí)際承載能力（或強(qiáng)度、剛度）與計(jì)算載荷（或強(qiáng)度、剛度）之比，引入安全系數(shù)是為了補(bǔ)償設(shè)計(jì)中難以完全預(yù)測(cè)和考慮的各種不利因素，如材料性質(zhì)的不均勻性、載荷估計(jì)的誤差、加工制造允許的偏差、使用過(guò)程中的意外沖擊或環(huán)境因素的影響等，確保結(jié)構(gòu)的安全可靠。9.A*解析思路：木材是各向異性材料，其力學(xué)性能沿紋理方向（順紋）和垂直紋理方向（橫紋）差異很大。通常，木材的順紋抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其橫紋抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。10.C*解析思路：足球椅（通常指帶有彈簧或氣壓桿調(diào)節(jié)高度的椅子）由于高度可以調(diào)節(jié)，且可能被單腿站立等使用，其重心會(huì)隨高度變化，且在使用中可能產(chǎn)生較大的傾覆力矩，因此需要特別關(guān)注其抗傾覆穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。二、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述影響實(shí)木家具結(jié)構(gòu)連接方式選擇的主要因素。*解析思路：回答應(yīng)涵蓋材料特性、受力情況、連接部位、生產(chǎn)工藝、成本、使用要求、美觀效果等。例如：木材的硬度、紋理方向；連接部件承受的力是拉力、壓力還是剪力；連接是節(jié)點(diǎn)部位還是非節(jié)點(diǎn)部位；工廠的加工設(shè)備能力；制造成本和效率；連接的強(qiáng)度和耐用性要求；連接外觀是否需要和諧等。2.解釋什么是家具結(jié)構(gòu)的“臨界載荷”，并簡(jiǎn)述其在設(shè)計(jì)中的意義。*解析思路：首先要解釋臨界載荷的概念，通常指構(gòu)件（如柱、板）從穩(wěn)定平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭Х€(wěn)（屈曲）狀態(tài)時(shí)的臨界荷載值。意義在于：它是判斷結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞的依據(jù)，對(duì)于細(xì)長(zhǎng)桿件等受壓構(gòu)件尤為重要，設(shè)計(jì)中必須確保工作載荷遠(yuǎn)小于臨界載荷，以保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。3.簡(jiǎn)述在家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮“可制造性”的重要性。*解析思路：回答應(yīng)強(qiáng)調(diào)可制造性如何影響產(chǎn)品成本、質(zhì)量和生產(chǎn)效率。例如：考慮可制造性可以簡(jiǎn)化加工工藝、減少?gòu)U品率、降低生產(chǎn)成本；使設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工裝；保證設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能夠被精確、高效地制造出來(lái)，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性；避免設(shè)計(jì)出難以生產(chǎn)或維護(hù)的結(jié)構(gòu)。4.什么是家具結(jié)構(gòu)的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)？請(qǐng)列舉至少三個(gè)在家具設(shè)計(jì)中應(yīng)用人體工程學(xué)的具體方面。*解析思路：首先定義人機(jī)工程學(xué)在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，即以人為本，優(yōu)化家具的結(jié)構(gòu)、尺寸、功能等，使其更符合使用者的身體尺寸、生理和心理需求。具體方面可列舉：根據(jù)人體測(cè)量學(xué)數(shù)據(jù)確定家具的合適高度、寬度、深度；考慮使用者坐姿、站姿時(shí)的舒適度和支撐性（如椅子靠背角度、坐墊高度）；設(shè)計(jì)易于操作和使用的部件（如抽屜拉出順暢、開(kāi)關(guān)輕便）；考慮不同年齡段或特殊人群（如老人、兒童）的使用需求；確保家具有足夠的安全防護(hù)（如邊緣圓滑、穩(wěn)定性好）。5.簡(jiǎn)述粘接在家具結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用特點(diǎn)及其主要優(yōu)缺點(diǎn)。*解析思路：應(yīng)用特點(diǎn)：粘接可以連接不同材料（如木材與金屬、木材與人造板）、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的連接形式（如無(wú)縫連接）、改善外觀（表面平整）、簡(jiǎn)化裝配過(guò)程。優(yōu)點(diǎn)：連接面積大，受力均勻；可以連接異形表面；簡(jiǎn)化裝配，提高生產(chǎn)效率；外觀好。缺點(diǎn)：耐水性、耐久性、抗老化性通常不如機(jī)械連接；對(duì)材料表面處理要求高；檢測(cè)內(nèi)部缺陷困難；受溫度濕度影響較大；可能需要額外的固定措施。三、計(jì)算題1.某家具腿部結(jié)構(gòu)為矩形截面木梁，材料為橡木，截面尺寸為50mmx100mm，簡(jiǎn)支在兩個(gè)連接點(diǎn)上，跨距L=800mm。假設(shè)承受均布載荷q=200N/m（包括自重和部分使用載荷）。請(qǐng)計(jì)算該木梁跨中截面上的最大彎曲正應(yīng)力（橡木的彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f_m通常取30MPa）。請(qǐng)列出主要計(jì)算公式和步驟。*解析思路：計(jì)算簡(jiǎn)支梁跨中最大彎矩M=qL2/8；計(jì)算截面慣性矩I_z=bh3/12（b=50mm,h=100mm）；計(jì)算最大彎曲正應(yīng)力σ_max=My/I_z，其中y為截面邊緣到中性軸的距離（y=h/2）；代入數(shù)值計(jì)算得到σ_max；將計(jì)算結(jié)果與橡木的彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f_m=30MPa進(jìn)行比較（雖然題目只要求計(jì)算，但理解其意義在于校核）。*計(jì)算過(guò)程：*M=(200N/m)*(800mm)2/8=160000N·mm=160N·cm*I_z=(50mm)*(100mm)3/12=416666.67mm?=416.67cm?*y=100mm/2=50mm=5cm*σ_max=M*y/I_z=(160N·cm)*(5cm)/(416.67cm?)≈1.905N/cm2=19.05MPa2.一家具部件采用螺栓連接，螺栓直徑d=10mm，材料許用剪應(yīng)力[τ]=60MPa。若該連接需要承受的剪切力F=5000N，請(qǐng)校核該螺栓連接的強(qiáng)度是否足夠。請(qǐng)列出主要計(jì)算公式和步驟。*解析思路：計(jì)算螺栓的受剪面積A=πd2/4；計(jì)算螺栓承受的剪應(yīng)力τ=F/A；將計(jì)算得到的τ與螺栓材料的許用剪應(yīng)力[τ]進(jìn)行比較，判斷是否滿足強(qiáng)度要求。*計(jì)算過(guò)程：*A=π*(10mm)2/4=25πmm2≈78.54mm2*τ=F/A=5000N/(78.54mm2)≈63.66N/mm2=63.66MPa*比較：計(jì)算得到的τ(63.66MPa)>[τ](60MPa)，因此連接強(qiáng)度不足。四、論述題1.結(jié)合具體實(shí)例，論述在進(jìn)行家具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要平衡哪些主要因素？如何在這些因素之間進(jìn)行權(quán)衡？*解析思路：論述應(yīng)首先列出需要平衡的主要因素，如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度、重量、材料成本、制造成本與效率、可維護(hù)性、美觀性、人機(jī)工程學(xué)需求、環(huán)境影響等。然后結(jié)合具體家具實(shí)例（如設(shè)計(jì)一款折疊椅、一款實(shí)木餐桌椅、一款兒童搖擺椅等）進(jìn)行分析，說(shuō)明在實(shí)際設(shè)計(jì)中這些因素是如何相互制約的，以及設(shè)計(jì)師如何根據(jù)產(chǎn)品定位、目標(biāo)用戶、使用場(chǎng)景等做出取舍和權(quán)衡。例如，為了減輕重量可能需要使用成本更高或強(qiáng)度要求更高的材料，或采用更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式；為了降低成本可能需要簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、使用普通材料，但這可能犧牲部分強(qiáng)度或美觀；為了滿足特定人群的人機(jī)工程學(xué)需求可能需要在結(jié)構(gòu)上做特殊處理，影響成本或制造工藝。2.隨著新材料和新工藝的發(fā)展，你認(rèn)為未來(lái)家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將面臨哪些新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)？請(qǐng)談?wù)勀愕目捶ā?解析思路：回答應(yīng)展現(xiàn)對(duì)行業(yè)趨勢(shì)的思考。機(jī)遇方面：新材料