竹集成材椅類家具結構連接性能的研究.pdf

1、隨著家具工業(yè)化生產(chǎn)不斷擴大,木材資源匱乏與工業(yè)化生產(chǎn)之間的矛盾日益突出,上世紀末國家林業(yè)局竹子研究專家提出“以竹代木”,在看到竹材優(yōu)越性的同時近一步提出了“以竹勝木”。竹材在家具生產(chǎn)中已有使用,但也存在問題。關于竹材運用的相關力學性能研究較少,只有了解材料,才能更好的運用材料。
　　本文針對竹集成材椅類家具結構連接性能進行研究,通過模擬腿部構件(“L”型構件)在實際使用過程中破壞的實驗,主要獲得以下研究結論:
　　1.調(diào)研座

2、椅在使用過程中存在的問題,分析座椅在使用狀態(tài)下可能出現(xiàn)的受力狀況,找出導致座椅結構節(jié)點松動、五金連接件脫落等破壞的根源。座椅結構系統(tǒng)分析后,簡化所得結構模型即“L”型或“T”型構件,整件座椅就是由這些構件組合而成;受力狀態(tài)分析確定了結構連接節(jié)點破壞的力有兩類,Open力與Close力,這對反復作用力是導致座椅五金連接節(jié)點破壞松動的關鍵力。
　　2.針對座椅在使用過程中的松動、破壞問題的研究轉化為對“L”型構件連接節(jié)點的研究（“T”

3、型同理）,首先利用萬能力學實驗機測定Open力和Close力破壞的最大靜載荷,實驗結果為Open力破壞最大靜載荷160N,Close力破壞最大靜載荷200N;
　　3.運用測得的最大破壞靜載荷的實驗結果,測試Open力和Close力對結構構件的耐疲勞/耐久性,Open力的測試范圍選取為180N、200N和220N,Close力測試范圍選取為160N、180N和200N,實驗數(shù)據(jù)均在試件受力狀態(tài)下測量。實驗分別測得Open力和Clo

4、se力與沖擊次數(shù)n以及角位移θ變化的數(shù)據(jù),假設三者之間在數(shù)據(jù)測量的范圍內(nèi)存在線性變化關系（力與沖擊次數(shù)二者之間不存在線性關系）,建立二元線性數(shù)學模型,獲得Close力產(chǎn)生的角位移(θ)與沖擊力(F)、沖擊次數(shù)(n)的變化關系為θ=-5.5381+0.03195F+0.00021n,其中F∈[160,200],n＞0;Open力產(chǎn)生的角位移(θ)與沖擊力(F)、沖擊次數(shù)(n)的變化關系為θ=-4.8436+0.024394F+0.0002

5、2n,其中F∈[180,220],n＞O。從力的系數(shù)上,Close力的系數(shù)明顯大于Open力的系數(shù),Close力的破壞影響大于Open力,是造成構件破壞的主要力;從沖擊次數(shù)的系數(shù)上看,Open力的沖擊次數(shù)的系數(shù)接近Close力,說明沖擊次數(shù)對Open力、Close力影響等同。
　　4.測試試件受力（Close力和Open力）狀態(tài)與不受力狀態(tài)角位移的變化關系,實驗發(fā)現(xiàn)對于Close力:隨著沖擊次數(shù)的增加,屈服形變“恢復量”相對于屈服

6、形變量呈線性增加的關系,隨著沖擊次數(shù)的增加,屈服形變“恢復量”＞100％,試件破壞;對于Open力隨著沖擊次數(shù)的增加,測得構件不受力狀態(tài)的角位移恢復量相對于受力狀態(tài)的屈服量變化關系逐漸趨于定值,測試2000次之后不斷趨于30％。二者對比發(fā)現(xiàn),Close力所造成的屈服形變破壞比Open力的屈服形變嚴重。
　　本研究獲得的結構連接節(jié)點破壞的最大靜載荷以及耐疲勞、耐久性破壞的相關數(shù)據(jù),可以指導工廠依據(jù)不同的使用需求改善結構連接節(jié)點的設計