微型指榫角部接合与圆榫及直角榫接合性能比较

通过试验，对微型指榫角部接合与圆榫及直角榫接合性能进行了比较和研究。结果证明，刚度效率大约为０．７～０．８与直角榫接合相类似．比圆榫接合刚度效率大。微型指榫弯曲强度效率约为０．５～０．６，比圆榫和直角榫接合强度高（圆榫接合弯曲强度效率为０．３）。     

稻秸秆板圆榫抗拔性能研究

稻秸秆板是一种新型绿色家具板材,其与圆榫的接合性能直接影响到家具的强度和刚度。在不同β系数条件下,利用加载的试验方法研究了圆榫与稻秸秆板的极限抗拔力,并对其接合规律进行了探讨。试验中,采用刨花板和中密度纤维板等基材作对照组,以期从板材结构和物理指标上分析稻秸秆板和圆榫的接合特性。试验发现,在同等β系数条件下稻秸秆板与圆榫的接合性能比刨花板要差些,但比中纤板要好,尤其是当β值为0.2 mm时,稻秸秆板与圆榫的抗拔力最大。     

竹集成材家具木圆榫接合强度的研究

以福建南平建瓯所产的毛竹片和低甲醛脲醛树脂胶黏剂加工而成的竹集成材为基材,采用正交试验法研究木圆榫直径、木圆榫插入深度、木圆榫与板孔的配合过盈量对竹集成材家具木圆榫接合强度的影响。结果表明：木圆榫直径、木圆榫插入深度和木圆榫与榫孔配合过盈量3个因子对木圆榫接合强度均影响显著;增加木圆榫直径、提高木圆榫插入深度、适度加大木圆榫与榫孔配合的过盈量能显著提高木圆榫接合强度;综合考虑竹集成材家具木圆榫接合结构确定优化木圆榫接合强度因子为木圆榫直径10mm,木圆榫插入深度19mm,木圆榫与榫孔配合的过盈量＋0．2mm,这种木圆榫结构设计能使圆榫接合强度明显提高。     

圆榫数量对刨花板构件抗弯强度的影响

文章对刨花板部件角部接合抗弯强度与圆榫数量之间关系进行初步探讨,对实验中所获得的数据进行回归分析,找出了圆榫数量与抗弯强度之间关系为三次曲线关系,在一定圆榫数量范围内,随着圆榫数量增多,抗弯强度增大。这在制品设计中确定圆榫数量和进行结构强度设计均有实用性。实验中还发现刨花板内部结合强度,板材断裂模量和弹性模量均对构件抗弯强度有一定影响。可以着出,圆榫数量少时,试件破坏形式是板件A的边部劈裂,而圆榫数量多时,破坏形式是板件A折断。如果圆榫之间距离过小,或者是最外边圆榫端部过近,当装入圆榫时,板件就被胀裂,这不仅影响制品外观,而且也使结合强度降低。     

竹集成材家具典型角接合强度的测试与比较

对竹集成材家具典型角接合强度测试与比较结果表明：直角榫接合抗拔力大于圆榫接合,偏心连接件接合抗拔力与螺母倒刺扎入板材中深度有较大关系,因竹材本身硬度很大,尼龙螺母嵌入板较难,抗拔力也小;一般地,榫接合的胶合面积越大,抗拔力越大,破坏弯矩也越大。     

实木家具斜角榫接合方式的改进与应用

榫接合是传统家具的主要结构方式,也是现代实木家具的基本结构方式。榫接合设计作为家具结构设计的重要组成部分,不论是在过去、现在,还是将来,都将起到独特的作用。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的问题。本文对传统的木框角部斜角榫接合形式和改进后的4种易于机械加工的斜角榫接合形式进行了分析,认为经过改进的斜角榫接合形式完全能应用于现代实木家具结构设计。     

一种速生材榫接合节点增强方法

提出了一种基于硬木镶嵌的速生材榫接合节点增强方法。以速生杨木椭圆榫接合的T型构件为例,在杨木横向构件榫孔处嵌入材质较硬的榉木,并通过榉木椭圆插入榫将其与杨木竖向构件接合。首先,通过创新的测量方式对榉木在杨木横向构件中镶嵌的最佳配合参量进行了研究;然后,对榉木椭圆插入榫与杨木竖向构件接合的最佳配合参量进行了研究;最后,保持榫接合构件尺寸不变,采用最佳配合参量进行组装,探讨了榉木以不同纹理方向镶嵌时对椭圆榫接合节点抗拔力的影响,并将其与未经镶嵌的杨木整体式椭圆榫接合T型构件以及榉木整体式椭圆榫接合T型构件进行了对比分析。实验得出:榉木整体式椭圆榫接合(Ⅳ型节点)抗拔力为5 027 n,榉木顺纹镶嵌椭圆插入榫接合(Ⅲ型节点)抗拔力为4 242 n,榉木横纹镶嵌椭圆插入榫接合(Ⅱ型节点)抗拔力为3 775 n,杨木整体式椭圆榫接合(Ⅰ型节点)抗拔力为3 123 n,也就是抗拔力Ⅳ型节点>Ⅲ型节点>Ⅱ型节点>Ⅰ型节点。由实验结果可以得出如下结论:Ⅲ型节点的抗拔力比Ⅱ型节点提高了约12.4%,说明榉木镶嵌的纹理方向对节点强度有明显影响,且顺纹进行镶嵌效果更佳;Ⅲ型节点的抗拔力比Ⅰ型节点提高了约35.8%(约为1 119 n),说明在速生材榫接合构件中以顺纹方向嵌入硬质木材可以大幅增加节点抗拔力,进而为速生材直接应用于实木榫接合家具中提供了新方法。      

椭圆榫节点抗弯强度的数值分析研究

通过有限元分析法对不同过盈量下榉木椭圆榫接合节点抗弯强度及节点周围的应变情况进行研究,并通过相应的试验对所建立的有限元模型进行了验证。结果表明,本研究建立的有限元模型的计算结果与试验结果具有较好的相关性,不同过盈量下试验结果与有限元分析结果的平均误差均在20%以内,并且节点处榫头和榫孔的变形情况也十分吻合。同时,榫接合节点周围的应变测量结果与有限元分析结果也具有较好的相关性。由此可得,研究中所建立的有限元模型可用于榫接合节点抗弯强度的预测,为实木榫接合家具的结构设计打下基础。     

L型构件双圆棒榫节点抗弯强度模型及其数值模拟

为解决现有圆棒榫节点抗弯强度研究中试验偶然性的问题,采用有限元法,建立L型构件双圆棒榫节点抗弯强度模型,进行数值模拟,并通过相应的试验对模拟结果进行了验证。结果表明:1)所建立的有限元模型可用于实木榫接合家具设计中的抗弯强度预测,不同直径下有限元分析结果与试验结果平均误差均<15%,且圆棒榫变形情况与试验结果相符;2)双圆棒榫接合构件抗弯节点主要破坏形式为榫损伤,抗弯强度随直径增加而增加,但增幅减小;3)直径为10 mm的双圆棒榫可用于椅子腿部与望板接合部位,直径为8 mm的双圆棒榫可用于椅子腿与扶手连接处,性能满足GB 103547所规定的要求,直径为6 mm的双圆棒榫不适用于椅子连接。     

落叶松为基材的木榫旋转焊接性能及机理研究

选取国产落叶松为木榫旋转焊接基材,对其抗拉拔性能及反应机理进行研究。通过对基材上不同预钻孔/木榫直径比抗拉拔试验,以及木榫直接敲入方式的抗拉拔的对比试验,研究了各因素对焊接性能的影响,并将其结果与欧洲云杉基材进行比较。通过FTIR对落叶松焊接基材情况下木榫及焊接界面进行了化学机理分析。结果表明,木榫旋转焊接落叶松基材的抗拉拔强度与弹性阶段刚度均明显高于欧洲云杉基材;不同预钻孔径对落叶松基材的抗拉拔强度影响不大,但对欧洲云杉影响较大;木榫旋转焊接能够极大提高木榫与基材连接节点的抗拉拔强度,其中落叶松基材提高了416%,而欧洲云杉仅提高了177%。FTIR表明木榫旋转焊接过程中纤维素、半纤维素、木质素发生热解与熔融,冷却后形成高强度的焊接界面。     

重组竹家具角部L型构件力学性能研究

以重组竹板为基材,采用圆榫+白乳胶(聚醋酸乙烯酯乳液胶黏剂)、圆榫+黄胶(氯丁橡胶胶黏剂)、圆榫+三合一偏心连接件、两个三合一偏心连接件、螺钉+角码5种连接方式组成L型板式部件,通过测试其抗压和抗拉强度,对比分析不同连接方式对L型构件连接强度的影响。结果表明:螺钉+角码连接强度最好;圆榫具有较强的定位作用,但圆榫本身强度较低,影响了构件连接强度;白乳胶比黄胶更适合圆榫与重组竹的连接;三合一连接件抗压强度有限,不适合单独应用于重组竹构件的连接。     

刨花板胶接合性能的研究

刨花板是一种新型材料,其性能与天然木材有很多不同之处。实木制品习惯采用的接合方式在刨花板应用中不完全适用,例如榫接合方式在刨花板接合中就不便采用,刨花板制品中用得最普遍的圆榫接合和五金连接件接合。这两种接合方式加工工序较多,成本较高,为了简化工序和减少五金件数量,降低加工成本,我们根据刨花板表面平整,     

高含水率木材指榫连接后主要力学性能初探

将新采伐(均在纤维饱和点以上)的马尾松(Pinus massoniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)指榫连接,气干后进行指榫连接处静曲强度、弹性模量、顺纹抗压强度试验,以对应的对照材为参照,探索指榫连接处的有效率。结果表明,3种高含水率木材指榫连接后,指榫连接处会较大幅度降低静曲强度,而同种木材,水平型静曲强度略大于垂直型;指榫连接处静曲强度有效率由高至低依次为:马尾松、杉木、香樟,弹性模量有效率均不86%;在一定密度范围内,木材的密度越大,指榫连接处顺纹抗压强度有效率越高。     

塑?木插接节点的配合特性及参数优化

目的塑料与木材的插接连接是塑料椅类家具中一种常见的节点形式,对节点的配合参量进行优化设计能够有效地提高节点接合强度,从而提升产品的可靠性。方法以PP塑料与榉木圆榫接合构件为例,选择塑料件壁厚、接合长度、过盈配合量为考察因素,以抗拔强度与抗弯强度为评价指标,采用3因素3水平的Box-Behnken响应面设计法,建立接合强度与配合参数之间的数学模型,通过方差分析各因素的显著性及交互作用,同时通过求解拟合方程获得节点的最优配合参量。并在此基础上对过盈、胶合和木螺丝3种不同装配方式的构件节点抗拔力进行对比分析。结果3个因素均对节点的抗拔强度有显著影响,但只有塑料件壁厚和接合长度这两个因素对节点的抗弯强度有显著影响,与过盈配合量无关。直径为40 mm的圆榫塑?木插接节点的最优配合参数为:塑料件壁厚3.2 mm,接合长度50 mm,过盈配合量0.15 mm,对此参数节点进行力学性能试验可获得极限抗拔力2 139.3 N及弯曲载荷1 306.4 N。3种不同装配方式的构件节点抗拔力分别为:过盈装配（Ⅰ型节点）966.5 N < 胶合装配（Ⅱ型节点）1 251.4 N < 木螺丝装配（Ⅲ型节点）1 607.6 N。结论塑?木插接节点的配合参数可以通过响应面法优化设计以获得最佳力学性能,在实际应用中各设计因素在设计域内靠近上限取值较易获得最大接合强度,此外采用木螺丝的装配方式能够大大提高节点的抗拔强度。      

木家具常用榫结构受力分析与计算

家具的结构与稳定程度，一直是用户选购家具时所考虑的主要因素，同时也是衡量家具优劣的主要标准，对家具几种常用的，易受损坏的榫接合形式在承载荷过程中所受的各类力进行了分析，并在此基础上给出了对所受各类力进行量化计算的数学模型。     

基于有限元法速生杨层积材增强家具直榫优化

以T形无榫肩直通榫中榫头与榫眼的受力为依据,设计竹材增强速生杨木层积材的结构,并在满足结构强度要求的前提下,优化材料制作T形无榫肩直通榫并应用在椅凳家具后腿与望板结合部位的尺寸。采用受力分析法设计材料结构,采用有限元数值分析与试验验证结合的方法,优化材料应用的榫卯结构尺寸。结果表明,竹材增强的速生杨单板层积材用作椅子后腿与望板结合部位时,其材料强度能够满足GB10357-2013《家具力学性能试验第3部分:椅凳类强度和耐久性》的要求;试验验证的榫头破坏形式与仿真模拟基本相同,有限元优化后的径向与弦向的结构强度与试验验证结果误差分别为3.10%和3.76%;优化后T形无榫肩直通榫的尺寸为榫头榫眼宽度10mm,高度20mm,竖材截面宽度为径向25mm,弦向35mm,相同结构达到相同强度时,较未进行强化设计的速生杨木层积材能够减少径向截面宽度10mm材料用量,即在径向能够得到有效增强并节省毛料体积28.6%。研究结果可为有限元数值模拟研究复合材料的建模方法提供一定参考,为实现速生树种木材高效高质利用提供了借鉴技术。     

木榫旋转摩擦焊接抗拉拔力的影响因素

在红松(Pinus koraiensis Sieb. et. Zucc)木材基材上钻制2种规格可插入木榫棒的预钻孔(预钻孔径8、9 mm,深度40 mm)、选取2种规格红松材质的木榫棒(长100 mm,直径10、12 mm),分别进行不同木榫棒直径与预钻孔孔径比、不同基材纹理的圆棒木榫旋转焊接试验,并与敲击试验试件进行对比,分析不同试验方法对焊接试件抗拉拔力的影响。结果表明:①木榫旋转焊接能明显提高连接的抗拉拔力,高于敲击试件300%以上,焊接界面上有大量熔融物质,说明木榫旋转焊接对于连接强度的提升具有明显作用。②随着木榫棒直径与预钻孔孔径比的增加,抗拉拔力逐渐增大,在同一木榫棒直径与预钻孔孔径比时,顺纹基材焊接产生的抗拉拔力高于横纹基材。③纹理对于焊接性能的影响十分显著,对焊接后木榫棒焊接部位的形态进行观察,横向纹理对木榫棒直径的削减作用更为明显,顺纹焊接后木榫棒整体呈圆台状,木榫棒直径的变化更为平滑;对焊接带进行观察,顺纹焊接的焊接带平均宽度明显高于横纹焊接带平均宽度,同参数规格时,顺纹焊接试件抗拉拔力高于横纹焊接试件抗拉拔力。     

毛竹销（钉）的高速旋转摩擦焊接性能研究

选取毛竹销钉替代木榫在1 500 r/min的情况下与榉木基材进行旋转摩擦焊接，对其抗拉强度和焊接机理进行研究。重点研究不同形状的预钻孔和不同榫径与孔径比值下的竹销钉焊接抗拉拔强度，并将其与木榫焊接和PVAc胶接的抗拉强度进行对比。结果表明:1）当采用恒定直径孔10/9、10/8、10/7、10/6 4种榫径/孔径比的焊接强度均高于PVAc胶接强度，但低于木荷榫和榉木榫的焊接强度，其中10/8的榫径/孔径比的焊接强度相对最高，达到了5.54 MPa；2）当采用渐变直径孔，竹销钉的焊接强度得到明显提高。其中10/8-6的榫径/渐变孔径比值取得了最高的焊接强度，达到6.42 MPa，比10/8比值的强度提高了15.6%，超过了木荷榫的焊接强度，但不及榉木榫的焊接强度；通过对竹销钉的焊接界面温度进行监测，发现焊接界面能在2 s内达到300℃以上的峰值高温，且维持了一定的高温时间（通常约2～3 s），随后随着竹销停止旋转摩擦，温度逐步下降；不同的榫径与孔径比值下，焊接界面的升温速率、峰值温度和高温持续的时间不同，它们是产生强度差异的主要原因；SEM观察结果显示，竹销旋转摩擦焊接界面由竹销或基材中的胞间层物质软化、熔化和流动并与作为增强材料的竹纤维包裹，形成了犹如“钢筋水泥土”结构般的致密、连续和坚固的焊接界面；FTIR分析结果表明，摩擦产生的高温会导致竹销中半纤维素发生一定程度的降解，纤维素的降级十分有限，木质素发生一定程度的缩合反应，木质素的含量相对提高。试验结果表明，将竹销钉代替木榫用于木材的旋转摩擦焊接是可行的。     

浙江速生杉木物理大学性质的研究

速生杉木的材性逊于非速生杉木。气干密度０．３４５ｇ·ｃｍ－３，体积干缩系数０．４４４％，顺纹抗压强度２８．０ＭＰａ，静力弯曲强度５７．０ＭＰａ，静力弯曲弹性模量８．５ＧＰａ．     

浙江速生杉木物理力学性质的研究

速生杉木的材性逊于非速生杉木。气干密度０．３４５ｇ．ｃｍ＾－３，体积干缩系数０．４４４％，顺纹抗压强度２８．０ＭＰａ，静力弯曲强度５７．０ＭＰａ，静力弯曲弹性量８．５ＧＰａ。