层压弯曲木椅结构强度分析与优化研究

摘要

层压弯曲木椅是一种造型极具美感，结构工艺简捷，自产生以来一直备受人们喜爱的家具制品。这种家具结构形式，具有原材料出材率高、结构强度高的特点。因此该产品适应了家具发展的新趋势，顺应了可持续性发展和环保的要求，有效地减少了木材资源的消耗。但对于这种形式家具的结构研究一直以来是以经验和试验为基础，造成了原材料和能源的极大浪费。同时也缺乏科学的分析方法和精确的计算数据。为此，本研究采用理论分析、仿真分析、试验研究等手段，以有限元理论、ANSYS分析软件和优化设计技术等为基础，对层压弯曲木椅的框架强度进行了研究。
　　按国家标准家具力学检测标准确定层压弯曲木椅的设计载荷标准。根据材料力学原理对层压弯曲木椅框架结构进行强度分析。并计算与试验对比分析的检测点的强度值。
　　采用有限元理论，结合ANSYS软件的ANSYS-MULTIPHYSICS多物理场分析程序和ANSYS-DYNA动态分析程序对国标规定的载荷对层压弯曲木椅进行了仿真分析。详细说明了有限元ANSYS的整个分析过程，包括有限元分析的单元划分选用的单元类型和密度及分析程序。
　　试验是检测理论分析和有限元分析正确与否的重要手段。研究采用静态和动态应力应变测试系统对层压弯曲木椅框架的实际结构强度进行测定。试验方法先进，为家具强度的精确分析提供了技术保障。同时采用应力应变测试方法测定了层压弯曲木椅材料的弹性模量和泊松比。
　　本研究对理论分析、有限元仿真分析和试验测试结果进行了对比分析，找出理论分析和仿真分析和适用程度。根据分析结果得出层压弯曲木椅框架结构的强度情况。并针对其结构强度问题采用有限元法和ANSYS软件优化程序对层压弯曲木椅框架结构进行了优化设计。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外家具结构研究现状及发展趋势

1．2．1 早期的家具结构研究

1．2．2 国外家具结构最新研究

1．2．3 国内家具结构的研究现状

1．2．4 家具结构研究的发展趋势

1．3 研究的主要内容和方法

1．3．1 研究的主要内容及创新点

1．3．2 研究采用的主要方法

1．3．3 研究采用的技术路线

2 层压弯曲木椅结构强度的理论分析

2．1 层压弯曲木椅结构的强度分析

2．1．1 层压弯曲木椅承受静载荷水平

2．1．2 层压弯曲木椅承受静载荷强度分析

2．2 层压弯曲木椅承受静载荷检测点强度

2．2．1 层压弯曲木椅承受座面静载荷强度值

2．2．2 层压弯曲木椅承受座面和椅背静载荷强度

2．3 本章小结

3 层压弯曲木椅结构强度的有限元分析

3．1 有限元法原理及分析步骤

3．1．1 有限元法及特点

3．1．2 有限元法的主要分析步骤

3．1．3 ANSYS软件的典型分析过程

3．2 层压弯曲木椅结构强度仿真分析

3．2．1 层压弯曲木椅有限元模型建立的原则

3．2．2 层压弯曲木椅材料特性

3．2．3 层压弯曲木椅静态分析有限元模型的建立

3．3 层压弯曲木椅结构受静载荷强度分析

3．3．1 层压弯曲木椅承受座面静载荷

3．3．2 层压弯曲木椅同时承受座面静载荷和椅背静载荷

3．4 层压弯曲木椅结构受冲击载荷强度分析

3．4．1 层压弯曲木椅冲击载荷有限元模型建立过程

3．4．2 椅面受冲击载荷时层压弯曲木椅的强度

3．5 本章小结

4 层压弯曲木椅结构强度的试验分析

4．1 层压弯曲木椅静载荷强度试验

4．1．1 静强度试验标准

4．1．2 静载荷试验内容

4．1．3 静强度检测试验

4．1．4 静强度试验结果

4．1．5 静强度试验与理论和仿真结果对比

4．2 层压弯曲木椅冲击载荷强度试验

4．2．1 冲击载荷试验标准

4．2．2 冲击载荷试验结果与分析

4．2．3 冲击载荷试验与仿真结果分析

4．3 本章小结

5 层压弯曲木椅结构优化研究

5．1 优化设计概况

5．1．1 优化设计的发展

5．1．2 优化问题的数学模型

5．1．3 优化设计的解题步骤

5．2 ANSYS优化设计基础

5．2．1 ANSYS软件优化主要方法

5．2．2 ANSYS实现优化设计的过程

5．3 层压弯曲木椅框架结构优化设计

5．3．1 层压弯曲木椅框架结构优化设计的意义

5．3．2 层压弯曲木椅框架优化问题的描述

5．3．3 层压弯曲木椅框架优化设计过程

5．3．4 层压弯曲木椅框架优化设计结果及分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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