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。     

中国传统圈椅的制作工艺研究

研究木工工具与榫卯结构之间的关系有利于传统家具的修复。本文采取案例分析法，以典型的明式框架圈椅为例，将制作技艺分为部件加工前的准备工序、部件加工时的处理工序和部件加工后的修整工序，并将圈椅拆分为上、中、下三个部分进行结构解析，以不同工序中所使用的工具为重点，对各零部件的制作进行介绍。通过对制作工序的梳理，将木工工具分为量划工具、解斫工具、穿剔工具、平木工具以及其他辅助工具。针对不同形态的造型、不同的榫卯连接方式，部件加工时的工具选择也有所不同。     

浅谈家具结构的发展趋势

我国传统家具是以木材为主要原料的.其结构统由方材、木框、拼板和箱框这四类结构要件构成.而零件、组件或合件绝大多数是以榫孔接合组成木制家具的.胴式家具是典型的框式榫眼结构.这种传统的结构方式及其加工工艺,从产品设计、零部件加工到成品装配,都不便于现代化的大生产,其工序繁多、加工复杂、劳动强度大、不便于机械化自动化生产.随着家具加工工艺和生产设备的进一步完善,以及人造板和塑料制品在家具工业中的广泛应用,家具结构的改     

有限元法在实木榫接合家具结构设计中的应用

文中从实木榫接合家具节点、构件和整体框架3个层面，总结、分析有限元法在实木榫接合家具结构设计中的应用现状，并对该领域存在的主要问题及未来研究趋势进行了阐释。目前主要存在以下问题:1）未形成系统性的有限元分析方法，不同研究者之间存在较大差异；2）分析准确度不高，大多研究仅为有限元软件的模拟分析，缺乏试验验证；3）未建立合理的榫接合节点有限元模型，通常将榫接合节点视为刚性节点处理。未来研究可围绕以下几方面开展:1）榫接合节点有限元模型的建立方法及简化方法；2）实木榫接合家具疲劳寿命的有限元分析方法；3）基于有限元法的实木榫接合家具结构优化设计方法；4）二次开发，在有限元分析软件的基础上，建立实木榫接合家具结构设计模块；5）实木榫接合家具智能设计与制造系统开发。将有限元法应用于实木榫接合家具的结构设计中，将有助于实木榫接合家具的结构优化设计、智能设计与制造。     

梓木家具圆榫接合抗拉强度影响因素试验研究

以湖南所产的梓木和氯丁乙烯橡胶乳胶液加工而成的圆榫接合节点为试验基材,通过节点抗拉试验研究木圆榫直径、木圆榫插入深度、木圆榫与榫孔的配合参数、两圆榫中心距对梓木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参数、两圆榫中心距4个因子对木圆榫接合强度均影响显著;综合考虑得出当梓木家具木圆榫接合采用木圆榫直径10mm,木圆榫插入深度为20mm,木圆榫与榫孔的配合的过盈量为0.2mm、两圆榫中心距为32mm时,节点接合强度最高。     

黄荆木重组材家具结点性能分析

对黄荆木重组材家具结点强度进行测试,选用T型、L型结构,对L型结构进行抗弯强度测试,对T型结构进行抗弯、抗拔强度测试,分析试验结果以及试件在试验中、试验后的情况,探讨自攻螺钉接合、双圆榫接合、三合一连接件接合三种连接方式对黄荆木重组材家具结构的适用性。通过对三种连接方式的抗弯、抗拔强度进行综合分析,结果表明:自攻螺钉接合强度双圆榫接合强度三合一连接件接合强度。若是要使用三合一连接件连接时,要配合其他连接方式进行使用。     

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。     

基于数字化加工的粽角榫改良设计

基于数字化加工,设计了一种既保留传统装配优点又便于数控加工的新型粽角榫,并从加工效率和极限抗弯强度2个方面验证了该改良方式的合理性。首先分析了粽角榫加工现状和数控加工的特征,总结出了榫卯数字化改良的4点原则;根据改良原则,设计了一款新型粽角榫;以榉木为原料,利用UG软件和五轴加工设备制作改良型粽角榫,同时采用人工制作传统粽角榫试件;分别记录改良型和传统型粽角榫加工时长并进行对比;通过力学试验,对改良型与传统手工粽角榫进行了极限抗弯强度的比较。结果发现,在端面尺寸均为40 mm×40mm时,由于数控加工的改良型粽角榫尺寸精确且稳定,改良型粽角榫的平均抗弯强度较传统粽角榫提高7.122%;改良榫卯的加工耗时仅为传统手工的4.725%,加工效率显著提升。本研究总结的榫卯优化原则为榫卯结构改良提供了依据,加工时长和力学强度的对比方法也将为判断改良榫卯的优劣提供理论参考。     

以数学方法对榫眼形状进行描述

为家具、门窗等特殊行业需要的直榫榫眼数控加工提供数学描述理论,提出的这些理论将为数控加工常见的几种直榫榫眼的数学模型建立提供基础理论,为研究直榫榫眼形状的视频再现提供数学方法。所提出的理论与榫眼加工工艺相结合,将为木榫榫眼加工的CAD/CAM和数字化控制以及科学管理提供理论依据,并将极大地促进传统榫眼加工工艺。通过本文的研究,可以将加工过程数学描述研究应用到木材及家具工业中。     

竹集成材用于榫卯家具的CMF评价及力学强度分析北大核心

以竹集成材为载体,通过用户感知觉、设计美学、力学强度3方面评价竹集成材作为榫卯家具用材的适用性。在竹集成材用于榫卯家具的用户感知觉、设计美学评价方面,参考CMF设计方法,将竹集成材色彩特性、材料特性、表面处理加工工艺3方面作为评价内容。以家具腿、扶手等部位常应用的T型榫接合构件为例,通过测试9组不同榫头尺寸配合的竹集成材T型榫接合试件的抗弯强度,计算得到其破坏弯矩,评价榫卯家具的力学强度,探究竹集成材家具榫卯节点力学抗弯强度及榫卯尺寸配合的影响规律。结果表明:竹集成材能够满足用户情感需求,符合榫卯家具设计审美,符合榫卯家具力学强度要求,适用于现代榫卯家具的设计与制造。基于对竹集成材用于榫卯家具的适用性评价,提出线形设计、榫卯减量化设计、可拆装榫卯设计3种符合现代加工生产、设计审美及情感需求的竹集成材榫卯家具设计策略,为榫卯家具的现代化转译设计和缓解木材资源供给压力提供方法。     

桉木单板层积材家具角部“L型构件”接合强度研究

以速生桉木单板层积材为基材,榫接合连接、螺钉连接的L型构件为研究对象,通过对桉木层积材家具接合构件进行抗拉和抗弯力学性能试验,观察、分析8种不同榫接合方式对"L型构件"接合强度的影响。研究结果表明,榫接合强度与接合面积有关,接合面积大则接合强度高;桉木单板层积材本身强度对榫接合无影响;采用偏心连接件、倒刺螺母螺杆连接件的接合强度较低,接合部位不够牢固,在家具的使用过程中容易产生松动。     

在实木家具结构中圆棒榫的强度分析

分析圆棒榫在实木家具结构中的主要力学指标,通过圆棒榫的抗拔力、抗弯强度与抗剪强度等指标的计算与比较,总结圆棒榫在实际应用中应注意的主要问题,以期对相关的设计与生产提供参考依据.     

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。     

榫头局部正交层板结构对直榫节点受力性能的影响

【目的】针对直榫节点受弯时榫头横纹变形较大、刚度和承载力较弱的问题,将"正交胶合木"概念引入直榫节点中,探讨榫头局部正交层板结构对直榫节点受力性能的影响,并提出合理的直榫节点"预增强"方法和参数为传统榫卯节点在现代木结构工程中的应用提供理论与技术支持。【方法】以花旗松普通层板胶合木为材料,设计制作18个足尺直榫节点试件,其中部分试件榫头不作处理(对照组),其他试件榫头加工成正交层板结构。通过节点抗弯试验分析直榫节点的破坏模式和工作曲线,计算得到节点的抗弯刚度和极限弯矩;提出复杂应力状态下的木材本构关系模型,建立直榫节点有限元模型,对其抗弯性能进行模拟。与试验结果对比并验证模型准确性后,基于模型对局部正交层板结构直榫节点进行参数分析,探讨正交层板厚度、宽度等参数对直榫节点受力性能的影响规律。【结果】对照组直榫节点主要破坏模式为榫头端部顶面和根部底面的局部横纹压缩变形,局部正交层板结构可有效缓解榫头横纹压缩变形。与对照组相比,4组不同局部正交层板结构直榫节点的抗弯刚度平均值提升14.0%～36.9%,而极限弯矩有升有降;数值分析结果与试验结果吻合良好;随正交层板宽度增加,直榫节点的抗弯刚度先升后降,而承载力先降后升;随正交层板厚度增加,直榫节点的抗弯刚度呈上升趋势,而承载力呈下降趋势;对本研究直榫节点,建议正交层板厚度与榫头厚度比值取0.25,宽度取210 mm。【结论】局部正交层板结构可提高直榫节点的抗弯刚度,通过合理选择参数还可提高直榫节点的承载力;采用强度和韧性较好的材料,如重组竹和钢板等替代木材层板,可进一步提高直榫节点的抗弯刚度和承载力。     

家具构件旋转摩擦焊接接合性能研究

圆棒榫旋转摩擦焊接技术具有加工速度快,胶合强度高,且无需任何石化类胶黏剂的优势。以南方松为基材,以双圆榫旋转摩擦焊接和白乳胶胶合的"T"型、"L"型实木构件为研究对象,通过力学强度测试对比两种不同节点接合方式的接合强度以及不同插人深度对圆榫旋转摩擦焊接强度的影响。结果表明,圆棒榫旋转摩擦焊接技术是一种颇具潜力的家具构件连接方式。     

万字符形态在榫卯结构家具中的设计研究

以榫卯结构家具为设计载体,吸收传统符号的文化内涵,为传统文化在现代生活中的继承和发展探索新的思路。从分析万字符的造型特征、装饰特性与寓意内涵入手,总结其特征要素,筛选设计要素关键词,在此基础上进行设计应用与延伸,建立家具产品基础模型,然后根据模型筛选满足强度要求、材料要求等的榫卯形式,完成榫卯结构家具产品的整体构建,并以此指导产品的实物制作。将万字符形态与榫卯结构书柜设计相结合,有效地将传统符号特征要素融入到榫卯结构家具设计中,验证了该方法的可行性与有效性,为相关榫卯产品的设计研究提供参考。     

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。     

中日传统家具结构形式的比较

受传统木结构建筑的影响,中日两国传统家具都以榫卯结构为主要接合方式.中国传统家具品类众多,又兼具独树一帜的"硬木"文化情结,因此,不仅中国家具榫结构的类型比日本的多,结构形式也复杂;制作技术水平优于日本传统家具.     

数控技术在木工制榫机械上的应用

1 传统木工制榫机存在的问题 在木制品构件中,木榫连接是主要的连接形式,而我们通常见到的木榫有方榫、圆榫、腰圆榫等等.对于这些形状各异的木榫加工,采用过去传统木工机械来加工比较困难,只能单一加工结构简单的木榫,不宜加工复杂异形榫形,因此灵活性比较差.     

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。