黄荆木重组材家具结点接合性能研究

摘要

本文以黄荆为原料，制备黄荆木重组材，测定其主要物理力学性能、3种典型家具结点形式的结点强度（选用T型、L型结构，对L型构件进行抗弯强度测试，对T型构件进行抗弯、抗拔强度测试）探讨黄荆木重组材是否适合运用在家具中。运用ABAQUS有限元软件对黄荆木重组材T型构件抗拔强度进行分析，并将有限元软件分析得出的黄荆木重组材家具结点强度与实验结果进行对比，为今后黄荆木重组材家具设计提供理论基础和数据参考。本文得出以下研究结果: (1)密度为0.9g/cm3的黄荆木重组材含水率在12％左右的情况下，静曲强度为129.907MPa，弹性模量为12750.35MPa、内结合强度为0.99 MPa、吸水厚度膨胀率为8.3％;通过与2种重组木的主要物理力学性能以及与刨花板国家标准的对比得出，用黄荆木重组材制作家具是完全可行的。 (2)黄荆木重组材三合一连接件T型结构的平均屈服极限载荷最小，为72.55N，即一组三合一连接件接合的T型结构最多可以承受7.4kg的物体而不被压弯。使用黄荆木重组材做家具，其部件加工出来后，通过各种连接方式连接成一个整体，不同的零部件采用不同的连接方式，经试验三种连接方式中，三合一连接件接合的抗弯强度最小，所能承受的力也最小。因此，在使用黄荆木重组材做家具时，采用多种连接件组合的方式，效果较优。 (3)在黄荆木重组材家具结点试验中，选取双圆榫接合、三合一连接件接合、自攻螺钉接合三种接合方式，其中L型抗弯强度:自攻螺钉接合强度＞双圆榫接合强度＞三合一连接件接合强度;T型抗弯强度:双圆榫接合强度＞自攻螺钉接合强度＞三合一连接件接合强度。在三种接合方式T型抗拔强度中，自攻螺钉接合抗拔力＞双圆榫接合抗拔力＞三合一连接件接合抗拔力。 (4)本文在研究黄荆木重组材家具结点性能时，通过试验和有限元软件对其三种连接方式的抗拔强度进行了分析，并将结果进行线型回归分析发现，黄荆木重组材T型构件试验的抗拔力与ABAQUS有限元分析中的应力具有相关性，即有相同趋势;分析结果得出三种接合方式T型抗拔强度的排序为:自攻螺钉接合抗拔力＞双圆榫接合抗拔力＞三合一连接件接合抗拔力。通过黄荆木重组材T型构件抗拔强度试验与有限元软件分析，有限元软件在黄荆木重组材家具结点测试中可行。 (5)综合三种连接方式的抗弯、抗拔强度分析得出，在黄荆木重组材使用这三种连接方式时，自攻螺钉接合强度＞双圆榫接合强度＞三合一连接件接合强度。在这三种连接方式接合时，使用自攻螺钉接合效果最好;使用三合一连接件连接时，需配合其他连接方式进行使用。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究目的、意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内外家具结构强度性能研究现状

1．2．2 国内外家具结构强度有限元分析研究现状

1．3 研究内容与创新点

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

1．3．3 研究方案

1．3．4 创新点

1．3．5 技术路线

2 黄荆木重组材制备及力学性能测试

2．1 材料与设备

2．1．1 实验材料

2．1．2 主要实验设备

2．2 实验方法

2．2．1 黄荆木束准备

2．2．2 黄荆木重组材制备

2．2．3 试件加工

2．2．4 主要物理力学性能测试

2．3 实验结果与分析

2．4 小结

3 黄荆木重组材家具结点强度测试

3．1 家具结点

3．1．1 家具结点形式

3．1．2 家具常见接合方式

3．2 黄荆木重组材家具结点抗弯、抗拔强度试验

3．2．1 试验材料、仪器

3．2．2 试验方法

3．3 实验结果与分析

3．3．1 实验结果

3．3．2 3种接合形式结点强度试验分析

3．3．3 3种接合形式结点强度破坏形式分析

3．3．4 误差分析

3．4 小结

4 黄荆木重组材T型抗拔强度有限元分析

4．1 有限元法

4．1．1 有限元分析法介绍

4．1．2 有限元软件分析步骤

4．2 黄荆木重组材T型构件抗拔强度有限元软件分析步骤

4．2．1 建立模型

4．2．2 设置材料参数

4．2．3 网格划分

4．2．4 加载并求解

4．2．5 后处理

4．3 3种接合形式抗拔强度有限元分析

4．3．1 双圆榫接合

4．3．2 自攻螺钉接合

4．3．3 三合一连接件接合

4．4 黄荆木重组材T型构件抗拔强度试验与有限元分析结果对比

4．5 小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 存在的问题

5．3 展望

参考文献

附录

致谢