改性速生杨木椅类家具结构设计的研究

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论文利用ANSYS有限元法对改性速生杨木椅进行整体力学结构强度分析,具有可重复性,适用于复杂的形状和各种不同的材料,缩短了椅类家具设计周期,节约了产品开发成本。论文通过调研归纳了实木椅类家具的结构形式。按实木椅静载荷强度测试中的检测范围对施加的载荷进行分类,在国标规定项目的基础上考虑多种习惯误用条件,确定了适用范围更广的实木椅力学测试中的载荷和约束条件,并将此种载荷和约束条件用于实木椅的有限元模拟分析中。文章利用Pro/E软件建模、运用ANSYS软件分析实木椅结构力学强度的方法。并以改性速生杨木椅为研究对象,运用ANSYS软件对四款不同结构的实木椅、两种极限尺寸下的四款实木椅、不同椅腿截面形状下的三把实木椅、望板不同构成形式下的三把实木椅分别进行模拟试验,得到改性速生杨木椅类家具部件截面尺寸、形状的设计及复杂部件构成形式的选择方法,用于指导家具结构设计。通过对受载后椅子的形变图、应力大小和位移值的分析,得到以下结论:(1)运用有限元法可以对比不同结构实木椅的结构强度高低。ANSYS有限元法可以用于确定实木椅部件合适的截面尺寸、形状及复杂部件构成形式。截面尺寸试验验证了增大部件截面尺寸可以提高结构强度;三种椅腿截面形状试验中,方腿椅的结构强度最高,圆腿椅的结构强度最低。在实木椅望板的构成形式试验中,框架1形式的实木椅结构强度最高,其次为框架2和十字枨结构。(2)改性速生杨木材实木椅可以满足在日常使用中的静载荷对结构强度的要求。利用有限元法可以得到实木椅最易损坏的位置,指导结构的优化设计。实木椅易破坏位置多集中在望板或横枨与椅腿、扶手与椅腿连接处等位置,在实际设计生产中,需要重点考虑望板、椅腿等重要部件的构成形式及横枨、扶手等易出现误用情况的部件尺寸大小,可以通过增加望板厚度、添加横枨等方式来加强结构强度。
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