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。      

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。     

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。      

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）。     

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。     

微型指榫角部按合与圆榫及直角榫接合性能比较

通过试验，对微型榫角部按合与圆榫及直角榫年产值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（高榫接合弯曲强度效率为０．３）。     

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。     

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。     

胶粘剂种类、加压时间对3种常用斜角榫接合性能的影响

斜角榫接合是传统家具的主要结构方式,也是现代中式家具的标志性结构方式.在木家具结构设计中,特别是中式实木家具结构设计中,木框角部斜角榫接合强度是人们担心的问题.实木家具中木框斜角榫接合强度因其榫卵形式、胶粘剂种类、保压时间等影响因子的不同而不同,其中,抗拉强度和抗弯强度是衡量木框斜角榫接合性能的两个重要指针.本文对3种常用的、易于机械加工的斜角榫接合试件的抗拉强度,抗弯强度进行了实验测定,并对其进行比较、分析.研究结果表明:胶粘剂种类,加压时间都不同程度的影响着木框角部接合的整体结构强度.     

不同棉秆重组方材家具部件结点接合结构的抗弯强度

为了探究棉秆重组方材在家具制造业中的可行性,以棉秆重组方材为基材,选取贯通椭圆榫接合、不贯通椭圆榫接合、双圆榫接合及偏心连接件接合4种典型木质家具结点接合方式,以L型和T型构件为主要形式,对8种形式的部件进行结点抗弯强度的试验研究。结果表明:相同接合方式条件下,棉秆重组方材L型和T型部件的破坏弯矩均表现为:橡胶木棉秆重组方材中密度纤维板刨花板,表明其能够满足板式家具的牢固性要求;棉秆重组方材的T型部件的破坏弯矩均高于L型部件,因此在结构允许的情况下,棉秆重组方材家具应尽可能采用T型结构;棉秆重组方材2种结构试件的破坏弯矩均表现为整体式贯通椭圆榫接合整体式不贯通椭圆榫接合双圆榫接合偏心连接件接合,因此,棉秆重组方材家具应优选贯通椭圆榫接合方式,其中偏心连接件应尽量避免在承重部位使用。     

竹集成材家具天然造型元素的分析与应用

进行竹集成材家具造型设计时,要充分运用其基材的天然造型要素：竹节,竹片端面、弦面、径面,质地及色彩等,使竹集成材家具既能保持竹材的特性,又可实现工业化大生产,并使之成为竹家具中富有前景的产品之一。     

3种常用螺钉对家具用竹集成材面握钉力的研究

以福建省建瓯市所产的毛竹片和低甲醛脲醛树脂胶黏剂为原料,采用正交试验法研究螺钉种类、导孔直径、拧入深度对家具用竹集成材面握钉力的影响.结果表明,螺钉种类对螺钉接合强度影响不显著,其中十字槽沉头自攻螺钉对其影响大些;导孔直径和拧入深度对螺钉接合强度影响显著;减小导孔直径、提高拧入深度能显著提高螺钉接合强度.     

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。     

实木家具与竹集成材家具典型结构与加工比较分析

从基材、结构、造型和工艺等方面对实木家具和竹集成材家具进行比较分析，以促进竹材资源的利用和家具的新产品的开发。竹集成材家具结构、工艺上可借鉴实木家具的特点，但因其基材本身有自己的特点，因而也有其特殊性。     

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。     

基于参数化的榫卯尺寸智能确定方法

[目的]榫卯结构尺寸的确定是编写榫卯数控加工代码的前提,也是实现榫卯数控加工的基础,但现有的通过反复修改榫卯几何模型确定榫卯尺寸的方式,效率低、难度高,严重影响了榫卯数字化加工的发展.因此,有必要设计一种榫卯尺寸智能化确定的方法.[方法]以改良型格肩榫为例,首先利用参数化的设计思想,建立格肩榫的数学模型并提取了格肩榫尺...     

竹集成材与常见建筑结构材力学性能比较

对竹集成材和竹指接集成材的物理力学性能进行了试验研究，并与几种常用的建筑结构木材（如落叶松Larix gmeinl，水曲柳Fraxinus mandshurica，杉木cunninghamia lanceolata），毛竹Phyllostachys pubescens及多孔砖砌体、混凝土物理力学性能相比。结果表明：竹集成材的抗拉强度和抗压强度较高，抗剪强度表现良好的塑性性能，是一种综合力学性能很好的建筑结构材料，其产品不仅可在梁、板、柱等常见建筑结构中使用，也适于工字梁、桁架等复杂结构用材；竹指接集成材受指接的影响，其抗拉强度、抗压强度和抗剪强度低于竹集成材，但已能满足一般承重类的结构材料使用。