基于响应面法与MOGA算法的竹集成材榫接合椅子节点力学分析及优化

竹集成材是符合“双碳”目标的可持续发展绿色材料，具有“以竹代木”的巨大潜力。本研究借助竹集成材优良材料性能，基于榫卯结构特性，以竹集成材榫接合椅子为例，运用有限元法(FEM)进行椅子静载荷及耐久性分析，探究竹集成材榫接合椅子及榫接合节点力学特性，搭建响应面模型求解竹集成材T型椭圆榫接合节点榫卯尺寸与其最大等效应力、总形变和最小安全系数的关系，并运用MOGA多目标遗传算法以形变最小化、安全系数最大化为优化目标，进行榫卯尺寸优化。结果表明：竹集成材榫接合椅子静载荷分析所得椅子最大等效应力为6.818 MPa,位于座面大边与椅后腿榫接合节点；最大等效应变值为4.245×10^-3,位于椅子扶手与椅后腿榫接合节点；椅子发生的最大形变为4.433 mm,分布在椅子靠背位置。椅子耐久性分析所得最大等效应力及最大等效应变均位于椅子扶手与椅后腿榫接合节点，分别为4.999 MPa和3.113×10^-3;椅子整体发生的最大形变为3.251 mm,位于椅子靠背上端。由竹集成材T型榫接合节点响应面分析可知，椭圆榫接合节点的最大等效应力及最大形变随着榫头厚度a及榫头长...