有限元法在實木椅子結點設計中的應用研究.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，合理地進行家具結構設計，是現代實木家具設計的重要課題。將有限元法應用到家具結構設計方面，能夠極大地提高家具設計質量，縮短設計周期，降低設計和生產成本。
　　 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點。然后對最易損壞的結點進行有限元分析，計算得出該結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參數化設計語言對最易損壞結點的結構強度進行優(yōu)化設計，得出了該結點結構中后望板和側望板榫頭尺寸的最優(yōu)設計。最后，通過力學試驗驗證有限元優(yōu)化設計的結果。本研究主要得出了以下結論:
　　 (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點位于椅子后腿與望板的連接處。
　　 (2)最易損壞結點結構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)對后望板和側望板的榫頭尺寸進行有限元優(yōu)化設計得出:加工后望板最優(yōu)設計的榫頭所需木材比原設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計的最大應力降低38.2％;