有限元法在實木椅子結(jié)點設(shè)計中的應用研究.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，合理地進行家具結(jié)構(gòu)設(shè)計，是現(xiàn)代實木家具設(shè)計的重要課題。將有限元法應用到家具結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，能夠極大地提高家具設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計周期，降低設(shè)計和生產(chǎn)成本。
　　 本研究選取一把典型的可拆裝實木椅子為研究對象，利用有限元法對實木椅子進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。然后對最易損壞的結(jié)點進行有限元分析，計算得出該結(jié)點的最大應力和最大應變及其所在的位置。再利用有限元

2、ANSYS/APDL參數(shù)化設(shè)計語言對最易損壞結(jié)點的結(jié)構(gòu)強度進行優(yōu)化設(shè)計，得出了該結(jié)點結(jié)構(gòu)中后望板和側(cè)望板榫頭尺寸的最優(yōu)設(shè)計。最后，通過力學試驗驗證有限元優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果。本研究主要得出了以下結(jié)論:
　　 (1)該實木椅子在整體載荷下所受到的最大應力為38.2MPa、最大應變?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力為40.5MPa、最大應變?yōu)?.51mm，位置位于座面與后腿、望板的連接處。因此，可以

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