Page 306 - 《振动工程学报》2025年第11期

2764 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

当前，文博产业蓬勃发展，相关政策大力推动文 表 1 影响因素
物的合理利用和保护，做好文物包装运输对保障文 Tab. 1 Influential factors

物安全、推动文化交流意义重大。为全面提升文物 影响因素 影响程度
保护利用，可移动文物的科学包装及相关研究引起 气孔 小
微观
业内人士的广泛关注。文物的唯一性、不完整性与 微裂纹 小
结构 大
脆弱性，导致其破损强度难以直接用工业产品的评
宏观 断裂 大
估方法衡量。建立有效的文物破损评估方法已成为
其他 较小
制约文物包装科学性和文物外展事业发展的关键
问题。 微观因素主要包括结构内不均气孔、烧制微裂
国内外对陶制工艺品或文物的包装研究多针对 纹 [17] ，因对陶俑整体影响较弱，故一般不予考虑。宏
文物的运输包装注意事项 [1-2] 和陶瓷材料力学性能 [3-4] 。 观因素上，图 1 中陶俑躯干、头部为壳状结构，脚部
在陶制品的力学特性方面，方海峰等 [5] 采用瞬态测 及相连踏板为实心；该结构便于陈列支撑，但运输
试系统，对现有的唐三彩包装结构进行了破损评估， 时，壳体受外力作用易碎裂（较实体结构）。多数陶
改进了缓冲包装的不合理之处；谢利等 [6] 提出为了 俑为立式且饰冠、动作略有差异。本文重点从结构
不对产品试样进行破坏性试验，可通过经验估算法 与断裂这两个显著宏观因素进行分析。
确定具有较高价值的陶瓷制品的产品脆值。这两种
方法的局限性在于：试验法不适用于文物，经验估算
[7]
法对于具有复杂结构的产品不具有一般性 。目前，
已有学者指出对产品破损的分析可以由整体转向局
部薄弱环节与复杂结构 [8-10] ，这些部位往往是产品的
易损部件。在包装系统的动力学模型方面，针对易
损部件，高德等 [11] 将杆式易损部件处理为均匀分布
的弹性体，构建刚性-弹性体的非线性耦合模型与运
动微分方程，为此类问题提供了算法；乔杨等 [12] 建立
含有两个易损件的动力学方程，求解在半正弦脉冲
(a) 武士俑 (b) 文官俑
激励下的产品破损曲线，揭示了易损件位移现象的 (a) Warrior figurine (b) Civil official figurine
本质；杨松平等 [13] 将运输包装随机振动模型化，结合
关键部件为两自由度正切型包装系统建立了系统的
加速度响应谱求解方法。此外还有学者以简支梁等
其他结构的单因素易损部件为研究对象，建立系统
动力学模型 [14-16] 。然而，在文物脆值研究中，脆值会
受到不同易损件的影响，因此需建立能反映各类易
损件共同作用的综合力学模型。
综上，对于陶制文物的力学特性，可聚焦于其易
损部位，结合包装系统动力学模型展开研究。本文
以典型的可移动文物陶俑为研究对象，探讨破损的
各类影响因素，针对陶俑的脆弱部件建立其综合多 (c) 将军俑
(c) General figurine
因素的包装系统动力学模型。总结出用于提高预测
图 1 陶俑实物典型结构图
陶俑类文物修复品力学特性精度的方法，为异形文
Fig. 1 Typical structural features of terracotta figurines
物保护以及系统包装方案的设计提供方法借鉴。

1.1.1 整体结构因素的影响
陶俑多采用分段制作的工艺，其躯干、四肢等部
1 动 力 学 模 型 建 立
位的连接处，因结构突变形成的应力集中点会降低

整体抗冲击能力。平躺运输状态下，如图 1 陶俑典
1.1 影响因素分析
型结构图所示，陶俑腿部与躯干的衔接处截面面积
陶俑力学性能受自身特性与外部因素共同作 突然减小，构成如图 2 陶俑模型所示的悬臂梁结构，
用，分为如表 1 所示的宏观和微观两方面。 并带有集中质量，在受到外力振动或碰撞时，极易产