黃荊重組木家具有限元分析及優(yōu)化設計.pdf

1、近年來，隨著經濟的發(fā)展和人民生活水平的改善，人們對木質家具的需求量越來越大。然而我國天然林資源日益匱乏，遠遠不夠滿足這種逐漸龐大的需求量，由此，對人工林小徑材的開發(fā)和利用成為一種迫切而有效的途徑。本文從緩解社會需求及生態(tài)問題出發(fā)，利用在我國分布廣泛、資源豐富的速生灌木黃荊為原料制造重組木，以期成為新的家具用材。本文對黃荊重組木的物理力學性能及其家具強度性能進行了測試和分析，結果表明黃荊重組木具備良好的強度，能夠較好地應用于家具生產。

2、r>　　本文通過試驗對黃荊重組木的物理力學性能進行了測試，對比了三種FFT無損檢測方法對材料動態(tài)力學性能檢測的結果和三點彎曲破壞試驗法對材料靜態(tài)力學性能測試的結果，并用線性回歸分析了不同的彈性模量和靜曲強度之間的關系，提出了基于不同彈性模量的黃荊重組木靜曲強度的預測模型;結合人機工程學理論，采用黃荊重組木進行家具設計，并利用ANSYS有限元法對黃荊重組木家具在靜力荷載作用下的結構強度進行計算分析，結果顯示黃荊重組木家具結構設計合理，且具

3、有足夠的結構強度可供安全使用。本文具體的測試和分析結果如下:
　　(1)利用縱向共振、彎曲振動和縱波傳播試驗三種FFT無損檢測方法測得黃荊重組木的動態(tài)彈性模量。結果顯示，利用縱向共振法檢測得到的動態(tài)彈性模量要稍高于彎曲振動法和縱波傳播法測得的動態(tài)彈性模量，后面兩者所測的動態(tài)彈性模量值比較接近。
　　(2)利用三點彎曲破壞試驗測得黃荊重組木的靜態(tài)彈性模量和靜曲強度。結果顯示由三種FFT無損檢測方法所得的動態(tài)彈性模量均大于由三點

4、彎曲破壞試驗所得靜態(tài)彈性模量，并且動態(tài)彈性模量的變異系數(shù)較靜態(tài)彈性模量的變異系數(shù)而言要大。
　　(3)通過對不同彈性模量和靜曲強度之間的關系進行線性回歸分析，結果顯示它們之間具有比較顯著的線性相關關系。根據(jù)它們之間的相關關系建立基于不同彈性模量的靜曲強度預測模型，并且通過預測值與實測進行比較，發(fā)現(xiàn)預測值要稍高于實測值，即黃荊重組木的承載能力會被稍高估計。
　　(4)結合人機工程學，采用黃荊重組木進行家具設計，并利用ANSYS

5、有限元法對黃荊重組木家具結構強度在靜力載荷作用下的應力應變情況進行了分析，結果顯示:家具結構的變形量十分微小，并且結構中出現(xiàn)的最大應力也屬于家具能夠承受的強度范圍之內。因此，該黃荊重組木家具的結構設計是比較合理的，并且具有足夠的強度以供安全使用。
　　(5)在利用有限元法對黃荊重組木家具結構進行受力分的基礎上，進一步對家具結構進行了優(yōu)化設計，在確保滿足強度要求的前提下，減少了材料的損耗，降低了設計的成本，并且使其結構設計更加合理。