PDF《有限元浅析榫结构的应用及优化方式_有限元》

三、榫结构在其它木制品中的应用 当下木窗木门要数欧式的最为流行了,分为直角 榫结合、斜角榫结合(单肩斜角明榫、单肩斜角插 入榫、斜角插入圆榫和斜角插入条榫). 随着木地板业的蓬勃发展,木地板已经成为林产 工业的一个重要的产品,[5] 木板之间的接合大部分采 用榫结合. 榫结构被应用的如此广泛, 但是给售后出了难题, 很多精细的家具很难修复.因此,我们在设计的时 候需要更科学的技术作为依托来完善其不足.

四、利用有限元分析软件 ANSYS 优化榫结构 木制品框架榫结构的设计是整个设计过程中最重 要的一环,木制品在外力作用下,即使它的构件强 度足够,如果榫结构强度不够,那么整个木制品也 会被破坏.在现实情况下,由于榫结构强度低而导 致的木制品破坏比其他原因要多,因此科学的设计 木制品结构中的榫结构就特别重要,这样木质品在 使用中就能安全地承受外力作用. ANSYS 软件作为一款大型通用有限元分析软件, 能够进行结构、热、流体、电磁以及声学等科学研 究,他广泛应用在机械制造、汽车、航空航天、船舶、 土木工程、地质矿产、水利、铁路、石油化工、轻工、 电子等工业及科学研究之中.目前,有限元法也已 被广泛的应用于榫结构的分析当中,并在国内外家 具结构设计中得到活跃的应用 [6] .使用有限元对家具 局部榫结构尺寸配合进行分析及优化,最终得到强 度和刚度最优的榫接合尺寸形式.有限元法在家具 结构分析方面的应用,能够为现代家具设计向高技 术型发展提供有力帮助,并可以有效的提高家具设 计质量.对企业来讲,可以在缩短设计周期的同时 降低设计和生产成本,达到提高市场竞争力的目的. 将有限元分析方法与传统的试验研究相比,它主要 可以表现出以下突出优点:

1、使用有限元分析方法,可以对所开发的新产 图4明榫 暗榫 图5开口贯通榫 版开口贯通榫 半开口不惯通榫 闭口贯通榫 和闭口不贯通榫 图6单肩榫 双肩榫 三肩榫 四肩榫 夹口榫和闭斜肩榫 种类繁多的榫结合被广泛的应用在木家具中桌、 椅、床、柜和沙发的结点上.

二、榫结构在传统建筑中的应用 首先,木构架建筑是传统建筑的主要表现体系. 例如中国古代宫殿式木构建筑 , 一座大的要以万计的 单件组合而成 , 一座小型的结构简单的古建筑 , 也要 有数几百的木构件.如此多的木构件 , 除去椽子、望 板的接合要使用钉子 , 剩余的构件几乎全部是凭借榫 卯结合在一起. 其次,中国传统建筑木结构的主要特点之一就是 柱和额枋组成的构架以及其他构件之间采用榫卯连 接(见图 7).由于采用的榫卯连接方式为半刚性连 接,[2] 允许产生一定的变形.这样的连接方式不仅具 备一定的抗弯能力及良好的耗能能力,也使其避免 由于出现局部拔榫、节点松脱,造成结构整体或者 局部构架歪闪倾斜的现象发生.[3] 同时,榫结构在作 为抵抗水平地震作用时的节点应用,其可靠度特性 显得尤为突出.[4] 榫结构之所以能承受一定载荷作用 是因为由榫和卯组成的榫卯节点具有良好的弹性及 较好抵消水平推力作用特性. 关于榫结构的处理技术 , 除去宋代李诫的《营造 法式》,目前很少有专门的文献书籍记述 , 大都是工 匠们凭借经验口传心授.榫结合惊人的技术建构, 体现了蕴含在其中的各种美,是不同寻常的技术艺 图7典型榫卯结构