有限元法在實(shí)木椅子結(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著木材資源的日益減少，如何充分的利用好木材資源，合理地進(jìn)行家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是現(xiàn)代實(shí)木家具設(shè)計(jì)的重要課題。將有限元法應(yīng)用到家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，能夠極大地提高家具設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。
　　 本研究選取一把典型的可拆裝實(shí)木椅子為研究對(duì)象，利用有限元法對(duì)實(shí)木椅子進(jìn)行了整體載荷分析和沖擊載荷分析，求出椅子最易損壞的結(jié)點(diǎn)。然后對(duì)最易損壞的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元分析，計(jì)算得出該結(jié)點(diǎn)的最大應(yīng)力和最大應(yīng)變及其所在的位置。再利用有限元

2、ANSYS/APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語言對(duì)最易損壞結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出了該結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中后望板和側(cè)望板榫頭尺寸的最優(yōu)設(shè)計(jì)。最后，通過力學(xué)試驗(yàn)驗(yàn)證有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。本研究主要得出了以下結(jié)論:
　　 (1)該實(shí)木椅子在整體載荷下所受到的最大應(yīng)力為38.2MPa、最大應(yīng)變?yōu)?.769mm，位置位于后腿與望板的連接處;在沖擊載荷下所受到的最大應(yīng)力為40.5MPa、最大應(yīng)變?yōu)?.51mm，位置位于座面與后腿、望板的連接處。因此，可以

3、得出該實(shí)木椅子最易損壞的結(jié)點(diǎn)位于椅子后腿與望板的連接處。
　　 (2)最易損壞結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的后望板上的最大應(yīng)力位于榫頭的端部與五金件接合處，最大應(yīng)力值為128MPa;側(cè)望板上的最大應(yīng)力位于榫頰與榫肩的接合處，最大應(yīng)力值為74.9MPa。
　　 (3)對(duì)后望板和側(cè)望板的榫頭尺寸進(jìn)行有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)得出:加工后望板最優(yōu)設(shè)計(jì)的榫頭所需木材比原設(shè)計(jì)中加工榫頭所需木材的體積降低14.3％，并且最大應(yīng)力比原設(shè)計(jì)的最大應(yīng)力降低38.2％;