板式家具强度设计

第1章绪论1

1.1板式家具结构强度国内外研究进展2

1.2本书的主要目的、内容和创新点6

第2章板式家具结构强度设计9

2.1概述10

2.1.1板式家具设计流程10

2.1.2板式家具结构设计中的32mm系统12

2.2板式家具设计常用基材16

2.2.1刨花板16

2.2.2纤维板18

2.2.3胶合板19

2.3人造板的黏弹性20

2.3.1刨花板的黏弹性20

2.3.2定向刨花板的蠕变性能22

2.3.3纤维板的蠕变和回复23

2.3.4木质层合板的动力蠕变25

2.4人造板的抗拉和抗压强度27

2.4.1刨花板抗拉和抗压强度27

2.4.2纤维板的抗拉和抗压强度31

2.4.3胶合板抗拉和抗压性能33

2.5人造板的抗剪强度35

2.5.1刨花板抗剪强度35

2.5.2纤维板抗剪强度36

2.5.3胶合板抗剪强度36

2.6人造板弯曲38

2.6.1刨花板弯曲38

2.6.2纤维板弯曲40

2.6.3胶合板弯曲42

2.7空芯板力学性能43

2.7.1空芯板刚度43

2.7.2表板和芯层应力44

2.7.3平板受力45

2.7.4栅状空芯结构50

2.8传统板式家具结构强度设计方法51

2.8.1柜体变形分析51

2.8.2搁板变形计算52

2.8.3横撑变形计算54

2.8.4排架结构受力分析54

2.9本章小结60

第3章有限元理论在板式家具结构强度分析中的应用63

3.1有限元理论及其应用64

3.1.1有限元法的基本思想及典型分析步骤64

3.1.2有限元法的分类67

3.1.3结构分析中的有限单元法68

3.1.4有限元法的特点及应用69

3.1.5有限元计算模型的建立69

3.1.6缩小解题规模的常用措施74

3.1.7计算结果的后置处理77

3.1.8有限元离散模型的有效性确认78

3.1.9有限元法和算法软件的发展80

3.2ANSYS软件在板式家具结构强度分析中的应用81

3.2.1ANSYS软件简介81

3.2.2ANSYS的组成82

3.2.3ANSYS的特点82

3.2.4ANSYS的典型分析过程83

3.2.5ANSYS建模方法85

3.2.6划分网格86

3.2.7加载和求解87

3.2.8结果分析87

3.2.9利用ANSYS建立板式家具有限元模型88

3.2.10关于考虑板式家具制造材料蠕变情况的应力与变形计算问题90

第4章板式家具结构强度研究93

4.1板式家具角部连接强度设计94

4.1.1角部接合强度研究历程94

4.1.2板式家具角部连接方式95

4.2板式家具的角部接合型式及接合强度计算分析97

4.2.1板式家具角部接合形式97

4.2.2问题描述97

4.2.3有限元计算模型的构建99

4.2.4计算结果与分析99

4.2.5小结104

4.2.6实验对比105

4.3二合一及三合一连接件连接性能的计算与分析105

4.3.1模型参数105

4.3.2有限元计算模型的构建107

4.3.3计算结果与分析107

4.3.4小结112

4.3.5实验对比112

4.4圆榫直径对连接性能影响分析112

4.4.1圆榫连接简介112

4.4.2国内外研究现状114

4.4.3模型参数116

4.4.4有限元计算模型的构建117

4.4.5计算结果与分析117

4.4.6小结123

4.5本章小结123

第5章优化设计125

5.1概述126

5.1.1优化设计的发展127

5.1.2优化设计的目的127

5.1.3广义最优化方法的种类128

5.2优化设计的数学模型及解题步骤128

5.2.1优化设计的数学模型128

5.2.2最优化方法的解题步骤130

5.3直接搜索数值解法131

5.3.1进退法132

5.3.2黄金分割法134

5.3.3二次插值法137

5.3.4随机搜索法139

5.4利用ANSYS软件进行优化设计141

5.4.1ANSYS优化设计过程141

5.4.2ANSYS优化方法143

5.4.3ANSYS优化工具144

5.4.4子问题近似方法145

5.5书柜搁板连接件位置优化设计146

5.5.1优化设计意义146

5.5.2问题描述146

5.5.3优化设计分析146

5.5.4计算结果及分析147

5.6连接件长度优化设计与分析148

5.6.1优化设计意义148

5.6.2问题描述149

5.6.3优化设计分析149

5.6.4计算结果及分析149

5.7本章小结151

第6章书柜强度分析153

6.1整体强度分析154

6.1.1问题描述154

6.1.2ANSYS有限元模型的建立154

6.1.3计算结果及分析156

6.2搁板局部强度分析170

6.3搁板支撑件位置优化设计174

6.4本章小结176

附录1搁板支撑件位置优化设计程序179

附录2书柜尺寸图181

附录3书柜整体强度分析程序183

参考文献207

　　本书以板式家具结构强度研究为切入点，从板式家具材料、制品结构型式、零部件连接方法和连接位置等方面进行强度分析，对板式家具结构进行优化设计研究。通过深入分析和精确计算，以科学手段改变传统板式家具结构设计方法，避免类比或简化计算带来的设计误差，从而提高板式家具结构设计的科学性，提高制品使用性能，降低材料消耗，促进板式家具设计与生产更好、更快地向前发展。本书可供从事木材科学、家具设计制造和家具质量检验等专业的学生及本领域的科研人员、工程技术人员使用与参考。　　本书从板式家具村料、制品结构型式、零部件连接方法和连接位置进行强度分析，系统阐述了板式家具强度设计的方法、步骤以及有限元分析手段在家具强度设计中的应用。同时，作者根据自身研究给出了板式家具强度设计的计算方法和优化设计方案，具体给出了书柜设计研究结果，并在书后附有相关程序，方便实用、针对性强。　　本书可作为本材科学、家具设计制造和质量检验等领域科研人员和工程技术人员的参考书，也可作为相关专业学生的参考教材。