板式家具结构设计有限元法研究综述

文中总结、分析了有限元法在板式家具结构设计中的应用现状，并对该领域的未来研究趋势进行了阐述。国内外现有研究主要集中于板式家具在静载荷下的强度或刚度的有限元分析，研究对象多为板式家具构件或整体，而大多忽略了节点对板式家具整体强度的影响。未来可进一步从以下几方面进行深入研究:1）板式家具节点有限元模型的建立及其简化方法；2）板式家具结构耐久性有限元分析方法；3）板式家具的整体结构优化方法；4）板式家具结构设计有限元模块的二次开发；5）板式家具的智能设计及制造系统开发。     

基于有限元法的家具产品研发周期优化研究

产品的研发周期在产品设计中占有重要地位,面对日益激烈的市场竞争,如何缩短产品研发周期已成为企业的重要任务。笔者提出了一套基于有限元法的家具产品结构设计流程,旨在对家具结构设计流程进行优化,从而缩短实木榫接合家具产品研发周期,降低产品开发成本,并通过具体案例对有限元法在家具结构优化设计中的应用进行研究。结果表明,有限元分析法在实木家具结构优化设计中具有可行性,所提出的家具结构设计流程有助于缩短家具结构设计周期,进而优化家具产品的研发周期。     

实木家具T形构件抗拔力的数值仿真

利用Abaqus有限元分析软件平台,以家具中典型的直角榫接合T形构件为例,建立了一套针对榫接合实木家具抗拔力分析的有限元数值计算模型。对T形构件进行了抗拔力的数值模拟,并用库伦摩擦定律进行了理论分析。结果表明模型的计算结果与理论分析结果具有一致性,从而证明此数值计算模型可以用于模拟实木家具节点力学行为,并为进一步研究整体家具结构力学的数值分析打下基础,为名贵家具结构力学性质的无损检测以及结构设计提供方法。     

实木家具斜角接合结构的可拆装设计与评估北大核心

以现代实木家具中常见的45°斜角接合结构为研究对象,以实现斜角接合结构可拆装,提高其接合强度为目的,分析了现有斜角接合结构的特征与不足,提出一种通过五金连接件与分体榫相结合的45°斜角可拆装改良方案;采用有限元分析方法,从应力分布角度对现有节点和改良节点进行对比分析;通过力学试验方法测试了两种结构的抗弯力学性能。结果表明:改良方案的极限承载力平均值比现有方案高18.7%,通过有限元分析方法获得的节点应力云图与试验中试件的破坏形式具有较好的一致性。改良方案实现了斜角接合节点的可拆装,提高了实木家具斜角接合节点的强度,为后续进一步开发实木家具隐藏式五金连接件及榫卯外观下的节点可拆装设计提供了依据及实现方法。     

辐射松处理材制备实木家具节点性能研究

为探讨改性辐射松应用于实木家具几种连接方式节点的接合强度,以辐射松树脂材与真空热处理树脂材为基材,采用力学试验方法测定"T"型与"L"型构件节点的破坏弯矩并分析其破坏特征。结果表明:相同条件下,树脂材节点接合强度大于热处理树脂材,贯通直角单榫双圆棒榫普通三合一连接件,"T"型构件节点接合强度大于"L"型构件,改性辐射松节点接合强度在一定条件下接近优质木材的节点接合强度。改性辐射松木材可满足实木家具对节点接合强度的要求,具备制造中高档松木家具的可行性。     

基于摩擦特性的榫接合节点抗拔力研究

通过创新的测量方法对椭圆榫接合节点的摩擦特性进行了研究,基于合理的条件假设,建立了椭圆榫接合节点抗拔力的数学模型,并通过椭圆榫接合T形构件的抗拔力试验对模型计算结果进行了检验。研究结果表明,基于本研究所采用的加工方式,木材在平面接触状态下,接触面纹理角度、接触面积以及接触压力对木材与木材间的摩擦系数无明显影响。各接触面粗糙度测量结果表明,横纹不同纹理角度和顺纹不同纹理角度下的粗糙度基本相等。通过创新的试验方法对不同纹理角度的椭圆榫接合节点摩擦系数进行测量,其结果与平面接触状态下的测量结果基本一致,平均摩擦系数约为0.54。试验验证阶段对采用椭圆榫接合的T形构件抗拔力进行了测量,得到抗拔力平均值为3 192.5 N,标准差为398 N,而通过本研究建立的数学模型计算所得的榫接合节点抗拔力为2 928.08 N。数学模型计算结果与试验结果的最大值及最小值的误差均在标准差范围内。因此,本研究所建立的力学模型可用于实木椭圆榫接合节点抗拔力的估算,并为榫接合节点在胶合状态下的力学特性研究,以及实木榫接合家具结构设计提供依据。     

椭圆榫接口标准化研究与创新设计

基于现有实木家具构件椭圆榫接合形式,对其进行了评估与创新设计。依据家具产品的标准化原则,设计出一种"台阶式"椭圆榫,并对其制造工艺及接合方式进行探究。结果表明,"台阶式"椭圆榫较常规椭圆榫接口具有高加工效率及较低加工成本等优势。     

基于拆装式结构的实木家具契合榫接合方式分析

笔者以实木家具中拆装式榫接合结构为研究对象,将榫接合形式分为整体式榫接合、插入式榫接合,并结合对相关结构案例的分析,将现行的拆装榫接合方法归纳为搭接式、插接式、自锁式、挤压式、拼接式、栓锁式6种形式。在此基础上提出榫卯现代化改良设计原则,以期为现代化家具设计与生产提供新的思路。     

木框斜角榫接合性能研究

在木家具结构设计中,特别是具有中国传统家具风格的实木家具结构设计中,木框角部斜角榫接合强度是人们既关注又无法回避的问题。抗拉强度和抗弯强度是衡量木框斜角榫接合性能高低的两个重要指标。笔者对三种常用的、易于机械加工的斜角榫接合试件的强度(抗拉强度,抗弯强度)进行了实验测定,并从各个方面对其进行比较、分析。研究结果表明:斜角榫接合形式,胶黏剂种类,加压时间等各个因子都不同程度地影响着木框角部接合的整体结构性能。单肩斜角明榫接合效果最好。     

面向数字化制造的圈椅榫卯结构设计北大核心

传统圈椅结构繁复、其制作工艺要求较高,部分结构加工难度大,导致数控机床加工过程效率较低。以圈椅作为研究对象,结合现有数控机床加工特点和实木榫接合技术要求,将圈椅中不适宜数控加工的楔钉榫和直角榫进行结构改造设计,基于新结构建立圈椅几何装配模型,利用有限元分析对圈椅模型进行静力学分析和抗疲劳性能测试。由此验证优化后的圈椅榫卯结构可确保其强度符合GB/T10357.3—2013《家具力学性能试验第3部分:椅凳类强度和耐久性》要求,以期为推进传统家具的数字化进程提供思路。     

家具结构设计中力学仿真模拟研究方法综述

文中采用文献研究法分析了近年来力学仿真模拟方法在家具结构设计研究中的应用,归纳目前主要的应用范围、研究目的及研究方法,阐述研究方法的特点及应用。力学仿真模拟方法在家具结构设计中主要应用于实木和板式连接结构的评估、优化与设计,通过对家具连接的结构形式、受力状态及其他条件方面的模拟,验证家具结构的力学性能。根据研究目的不同,仿真模拟方法在家具结构设计研究中的应用分为设计新型家具连接件并验证方案的可行性以及评估和优化现有家具结构的强度和刚度2个方面。     

THE PREDICTION OF CASE FURNITURE DEFLECTION

In this paper we used finite element method(FEM)to prediet case furniture de-flection.We dispersed and analyzed furniture which made of particleboard by elastic plate elements.The corner joint of case furniture is a key problem during the calculation by FEM.We assumed thatsmall elements which located near corner joints were semi—rigid elements.Then we obtained the fab-ricated modulus of elasticity of the semi-rigid elements by individual corner joint experimcnts.Weused four kinds of particleboard and two kinds of corner joint t forms to make up eleven cases.Thedisplacement of some typical points under each load measured by the Furniture Strength Test Ma-chine.Then we compared the displacements of measurcments with that of calculations,the errorswere usually within 30 percent.Results of this study indicated that the deflection of case furniturecould be calculated by using FEM,and proved that the program could be used for predicting casefurniture deflection reliably.     

实木家具的拆装式结构实现路径探究

遵循结构合理、体积缩小、组装方便、外形美观的设计原则,从拆装式节点实现形式、整体结构拆装方式二个维度系统阐述了实木家具拆装结构实现路径,并对榫自锁可拆式、连接件可拆式两种实木家具拆装式节点形式及椅类、桌台类、柜类、床类家具的整体结构可拆装方式进行了详细介绍,以期为实木家具的结构优化及平板化包装提供思路。     

板木家具实木化设计方法研究

概述了板木家具实木化结构分类;介绍了板木家具通过材料以及结构形态设计表现实木质感的形式,从结构形态和材料两个维度,以及零部件实木化和结构组合实木化两个层面,探讨了提升板木家具实木质感的设计方法。阐述了该设计方法在板木桌类、椅类、床类、柜类家具设计中的具体应用。该设计方法可以减少优质木材资源的利用,有效增强板木家具的实木质感。     

Stability problems in optimised chairs?

Summary Chairs and other furniture are seldom designed by help of structural mechanics and modern computers. Even if the designer uses a sophisticated CAD program, he, or she, will not use for example, finite element programs, FEM, in order to optimise the construction. Most furniture is made of wood or wood composites. Usually, structural mechanics is used for designing wood members in roof constructions and so forth. Because of the consequences of a breakdown, the allowable design stresses must be very low, about one third of the measured breaking strength. Smaller wood details could be chosen with more care and for chairs the result of a break would not necessarily lead to a disaster. However, a lot of the knowledge about how to design small wood structures emanates from the pre-war aeroplane industry. The difference between tensile and compression strength properties in wood also makes ordinary FEM programs hazardous to use because the background theory assumes that these properties are equal in magnitude. In this paper we show how to calculate the internal stresses of an undetermined chair frame and also show some material test results for Swedish alder, Alnus glutinosa.This work has been financed by NUTEK, the Swedish National Board for Industrial and Technical Development. The author also wish to thank Dr. Lars Bernspång at the Luleå University of Technology, division of structural mechanics, for invaluable help with all calculations     

板式家具结构强度分析

50年代后期,Kotas对五面箱体的结构强度进行了研究,并且写了一本家具设计手册。Eckelman从板式部件的接合强度及家具的整体结构强度做了许多研究,他提出了板件的刚度与各种形式角接合变形的关系。他和Rabiej对带有横搁板和中隔板的柜体作了综合分析,得出计算公式,可用其计算三角固定一角自由条件下的柜体在受力时的变形。国内主要在家具力学性能测试方面,标准制定方面做了一些研究,在结构强度分析方面尚未进行过研究。     

ANSYS在板式家具强度分析中的应用研究

分析了有限元软件ANSYS在板式家具强度分析中的应用,提出了ANSYS板式家具搁板强度分析的基本方法。利用ANSYS进行家具结构与强度的分析与优化设计,求解迅速,结果直观,可有效提高设计与分析的效率。     

实木定制家具的设计生产瓶颈与解决途径

通过对YH家居材料有限公司的实木定制家具生产线进行调研,归纳实木家具定制化生产的现状,对比实木家具和板式家具在定制中的不同之处,总结出目前实木定制家具企业设计和生产中的瓶颈问题。希望通过引入成组技术,编码技术,搭建实木定制家具设计生产系统和实木家具标准零部件库的作用,为实木定制家具生产企业解决瓶颈问题提供一定的参考。     

五种家具常用木材弹性常数及力学性能参数的测定

采用电测法和三点弯曲法对5种家具常用木材的弹性常数及主要力学性能参数进行了试验测定,并根据木材的正交异性原理对试验结果进行了统计分析。对木材物理力学性能参数测定的试验方法进行研究和探讨,为实木家具结构力学设计提供材料性能参考数据。