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。     

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。     

纸管材料在家具结构中的设计

以探讨纸管家具整体结构及连接节点的设计形式为目的,归纳、总结出不同形式纸质材料的特点,以纸管为主要材料进行家具设计研究;以日本建筑设计师坂茂的建筑作品为切入点,针对其建筑手法进行探究,并将其结构建造方法引用到家具设计中;探讨了纸管家具连接节点的设计原则与方法并得出结论:结构对于纸管家具是至关重要的,纸管家具的整体结构形式可以分为排列式、框架搭建式、组合式等,连接方式可采用嵌套、捆绑、连接件连接等,实现结构的合理化设计。     

一种可拆装式椭圆榫节点的设计与性能分析

为实现实木椭圆榫接合家具节点的可拆装性,提出一种通过五金连接件改良椭圆榫节点的方法,测试T型构件的抗拔及抗弯力学性能,并分析节点加载过程中的力学行为及失效形式。结果发现,较对照椭圆榫节点,改良五金件连接节点的极限抗拔承载力达到5 614.61 N,提升了230%,但破坏弯矩降低了48.6%,刚性系数降低了45.6%。在保留实木椭圆榫外观及可拆装设计的前提下,本研究设计的可拆装式椭圆榫节点能满足多数木制品节点的使用强度要求,为后续实木可拆装式椭圆榫节点的优化设计提供依据及方法。     

冷却剂参数对铣槽喷管低周疲劳寿命的影响

采用有限体积流固耦合计算方法、非线性有限元热结构耦合分析方法和局部应变法研究大面积比铣槽喷管三维再生冷却槽道在循环工作条件下的热结构变形与低周疲劳寿命,并对比分析了冷却剂质量流量与入口温度对铣槽喷管疲劳使用寿命的影响。计算结果表明,铣槽喷管热结构响应呈现复杂的三维效应,应变较大位置主要分布在与肋连接的内衬区域,喷管中部的残余应变量最大;冷却槽道低周疲劳寿命分布和热结构响应基本一致,最小寿命位于喷管中部与肋相连的内衬区域燃气侧;随冷却剂质量流量增加,铣槽喷管低周疲劳寿命不断提高;随冷却剂入口温度增加喷管尾部低周疲劳寿命值不断降低,而喷管中前部的低周疲劳寿命值却不断提高,当冷却剂入口温度为280K左右时,本文的铣槽喷管总体使用寿命达到最大。      

木结构中钉节点性能影响因素的研究进展

笔者主要回顾木结构中钉节点性能的研究进展,通过对材料性质、节点形式、加载方式等方面的研究,推导钉节点性能理论计算模型。系统介绍钉连接国内外研究现状,对钉连接节点研究进展进行系统概述,阐明木结构中钉节点对结构的重要性,以期为木结构未来发展提供借鉴。     

刨花振动筛运转工况下主结构振动应变测试与分析

振动筛在所有刨花筛分机械中占据绝对优势,但随着振动筛的结构加大和振动强度的提高,振动筛会出现工作频率低、动态平衡性差、疲劳寿命较短等问题.以BF14260刨花振动筛为研究对象,在拟定的典型工况下,在刨花振动筛筛箱横梁位置选取了多组测点,并利用DH5922D动态信号测试分析系统对测点进行了测试与分析.试验结果表明,刨花振...     

竹材利用标难及其国际标难化的需要

文章阐明了制定竹材利用标准的意义、原则和思路，分析了我国竹材利用标准的现状，并对标准所涉及的内容进行了描述。通过与印度竹材物理力学性质标准的对比，和试验验证加载速度对竹材力学性质测试结果的影响，指出了我国竹材利用标准的不足及竹材利用标准的国际标准化的需要。     

穿斗式木结构直榫边节点承载性能试验研究

以传统民居穿斗式木结构直榫边节点为研究对象,分析节点承载机制,并设计制作3套杉木结构直榫边节点足尺试件(对照组1套、扒钉加固1套、角钢加固1套),进行低周往复加载试验。研究结果表明:直榫边节点破坏模式主要表现为节点木材横纹压屈变形和节点拔榫,滞回曲线轮廓均呈反“Z”形状,且呈现较明显的捏缩现象。与未加固节点相比,加固节点的承载性能均有所提高;扒钉加固节点在扒钉脱落失效前提高了节点刚度、累积耗能及变形能力,角钢加固节点在穿枋断裂前显著提高了节点刚度、累积耗能及变形能力。     

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。     

基于流固耦合的环模成型机关键部件疲劳寿命分析

环模成型机是生物质燃料的主要加工设备,由于环模在生产过程中容易发生疲劳破坏,因此对其进行应力及疲劳分析具有重要意义。利用流固耦合分析法对以沙柳细枝颗粒为生产原料的环模成型机进行综合分析,通过简化压辊与环模模型,在保证结果精度的前提下缩短了仿真分析所需要的时间,采用的湍流模型能够更准确地反映出物料在成型过程中的流动特性。将流体域和固体域的结果进行耦合分析,得到了压辊和环模部件的最大变形量分别为0.608和0.600 mm,最大应力分别为30.50和90.05 MPa,均发生在压辊与环模的最小间隙处。分析得出压辊与环模的疲劳寿命云图,结果显示,在生物质成型过程中,环模在靠近模孔位置处由于应力集中更容易发生疲劳破坏,其最小寿命为3.12×10~6次。最后通过与传统应力分析方法得到的环模疲劳寿命结果进行比较,运用流固耦合分析法得到的环模疲劳寿命分析结果更加符合实际的磨损和疲劳情况,验证了运用流固耦合对环模压辊进行应力分析以及疲劳分析方法的可行性,同时为环模的研发提供了理论支持和方法借鉴。     

考虑场地各向异性的结构输入地震反应谱调整

为了预测地震动特性,同时考虑场地土动力特性各向异性及其对结构输入地震动的影响,基于地震各向异性理论,提出了场地动力特性各向异性的概念,研究了场地动力特性各向异性的微动测试分析方法.考虑地震动的各向异性特征,分析了地震动各向异性对结构地震动力响应的影响,以及结构分析中现有的地震时程选择和调整中存在的问题,提出了基于场地微动测试确定场地动力特性及其各向异性的输入地震动调整新思想.     

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。     

基于ABAQUS的实木椅座框架结构力学分析研究

随着计算机技术的迅速发展，有限元法被应用于众多工程类问题的非破坏性模拟测试。为提高家具产品研发效率，减少破坏性试验，以3种实木椅座框架结构为研究对象，通过试验法测定了框架材料桦木的部分力学性能参数，同时运用ABAQUS软件对材料强度及静载荷与冲击载荷下3种实木椅座框架结构的应力值进行分析比较。结果表明：ABAQUS软件应用于实木椅框架结构受力分析可行；在恒定载荷1 600 N情况下，3种实木椅框架结构中模型3的应力值最小，为最佳静力学结构；在相同冲击力下，模型2整体受到的应力最小，动力学结构最佳。该研究为家具企业产品设计及实现成本节约提供参考。     

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。     

基于平模温度场的疲劳寿命分析

生物质在挤压成型时会产生大量的热能,不仅影响着生物质的挤压成型效果,同时也制约着平模的疲劳寿命。平模作为平模成型机的关键零件,具有易磨损、疲劳寿命低的特点。平模在工作中受到交变载荷的作用,应力值即使没有超过材料的极限强度也有可能发生疲劳破坏,同时平模的工作温度也会对结构的疲劳寿命产生一定的影响。以ZL-300型平模成型机为研究对象,使用建模软件Solidworks建立平模的三维模型,利用有限元分析软件ABAQUS,对平模的热应力进行温度场和应力场的耦合仿真,再利用FE-SAFE软件对ABAQUS应力结果进行疲劳寿命分析,研究不同温度场(25,50,75,100,125,150,175,200和225℃)对平模疲劳寿命的影响。结果表明,当平模工作表面温度为75℃时,平模的最大热应力为3.775×102MPa,最小循环次数为3.664×106,具有较好的疲劳寿命。     

车辆荷载作用下钢-混凝土组合梁桥的受力性能研究

目的 车辆荷载是影响桥梁力学性能以及引起桥梁疲劳破坏的重要因素之一。方法 为研究斜交钢-混凝土组合梁桥在车辆荷载下的力学性能，采用有限元方法，探究了斜交桥支座反力的分布情况以及该桥梁在车辆荷载作用下的静力学性能。结果 斜梁桥支座反力呈不均匀分布，在钝角处的反力最大，在锐角处的反力最小，出现了负反力，使锐角向上翘。在静力学分析中，最大应力发生在4号主梁跨中处。最后通过车辆荷载的横向加载确定了在疲劳寿命研究中车辆纵向加载的位置以及疲劳关注点。结论 钢-混凝土组合梁桥在车辆荷载作用下，导致桥梁跨中处的工字钢梁腹板和下翼缘连接处应力最大，容易产生疲劳损伤，在桥梁的运营维护中需要重点关注。     

家具结构创新设计方法研究

通过梳理家具结构设计的主要内容,分析家具结构创新设计的具体要求,总结出改进传统家具结构,借鉴跨界结构形式,利用异种材料进行节点连接,借助计算机辅助技术和应用去结构化设计思想5种家具结构创新设计方法。     

胶合木梁变幅疲劳寿命估算试验研究

【目的】疲劳破坏具有突发性的特点,且其破坏荷载低于极限荷载,是大多数结构物的破坏形式。当结构发生疲劳破坏时,是相当危险的。和其他结构构件一样,胶合木梁在承受循环荷载时也会发生疲劳破坏。因此,本研究旨更准确地预测胶合木梁的疲劳寿命,可为胶合木在工程中运用提供依据。【方法】基于前人等幅疲劳试验结果,开展了胶合木梁二级变幅疲劳试验。通过对3根胶合木梁的二级变幅疲劳试验,测试了其应变和挠度变化规律,观察了其变幅疲劳破坏形态和裂缝发展规律,并同时得到胶合木梁在不同幅值下的疲劳寿命。结合试验结果,运用疲劳累积损伤理论,估算胶合木梁的寿命。【结果】根据变幅疲劳试验结果,结合几种疲劳累积损伤理论,利用修正Miner理论计算公式反算得到公式中的参数a=0.54,同时利用Corten-Dolan理论计算公式反算得到公式中参数d=5.70。并分别运用Miner理论、修正Miner理论和Corten-Dolan理论对变幅疲劳试验下胶合木梁进行了寿命估算,得到在不同疲劳累积损伤理论下,3根变幅疲劳试验梁的估算寿命。并分别比较各种理论下的寿命估算值和试验值。【结论】利用Miner理论的估算寿命和试验结果相比,两者相差较大,Miner理论寿命估算精度较低,而修正Miner理论和Corten-Dolan理论计算结果和试验结果吻合较好且精确度较高。为今后工程应用中运用修正Miner理论或Corten-Dolan理论对胶合木梁的疲劳寿命进行设计计算提供了依据。建议在工程实践中,应用修正Miner理论或者Corten-Dolan理论对胶合木梁寿命进行估算。     

竹材利用标准及其国际标准化的需要

文章阐明了制定竹材利用标准的意义、原则和思路,分析了我国竹材利用标准的现状,并对标准所涉及的内容进行了描述。通过与印度竹材物理力学性质标准的对比,和试验验证加载速度对竹材力学性质测试结果的影响,指出了我国竹材利用标准的不足及竹材利用标准的国际标准化的需要。