本文關(guān)鍵詞：聚氨酯仿木家具構(gòu)件仿真分析與優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：聚氨酯仿木材料是由聚氨酯組合原料經(jīng)過共混、攪拌、注模、發(fā)泡、熟化、脫模等加工工藝制得的一種中高密度的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料,常常被稱為“PU仿木”或“合成木材”,其具有較高的剛性和機械強度、密度范圍寬、成型工藝簡單、生產(chǎn)效率高、制品美觀等優(yōu)點,在家具工業(yè)、裝飾工程等行業(yè)中發(fā)展迅速,對保護環(huán)境、節(jié)約資源具有深遠的意義。本文以聚氨酯仿木床頭柜為研究對象,以有限元法為理論基礎(chǔ),將有限元法及其應(yīng)用軟件ABAQUS引入家具結(jié)構(gòu)仿真分析與優(yōu)化設(shè)計中,將家具材料學(xué)、家具結(jié)構(gòu)力學(xué)、有限元法、計算機三維建模、計算機仿真分析、優(yōu)化設(shè)計等幾個方面作為一個整體進行系統(tǒng)研究。研究首先對聚氨酯仿木床頭柜的主要零部件和整體結(jié)構(gòu)進行了靜力分析與跌落分析,并探索了運用ABAQUS優(yōu)化模塊進行家具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的方法,從而為開發(fā)家具結(jié)構(gòu)計算機輔助分析系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)與科學(xué)依據(jù)。有限元法與ABAQUS分析軟件的應(yīng)用可以縮短家具研發(fā)周期、降低成本、節(jié)約資源、提高家具產(chǎn)品質(zhì)量和安全性�？偨Y(jié)本論文的研究成果與結(jié)論如下:(1)對聚氨酯仿木材料和有限元法在家具領(lǐng)域的研究與應(yīng)用進行整理、歸納、總結(jié),探討了聚氨酯仿木材料在家具行業(yè)中應(yīng)用以及運用有限元分析軟件ABAQUS進行家具結(jié)構(gòu)仿真分析與優(yōu)化設(shè)計的可行性與科學(xué)性。(2)將主要由聚氨酯仿木、中纖板等材料構(gòu)成的床頭柜作為研究對象,研究了其構(gòu)成形式與受力情況,確定運用三維建模軟件Solidworks建立家具實體模型的基本思路及簡化原則:模型的主體結(jié)構(gòu)與零部件形狀尺寸應(yīng)最大限度的與家具實體保持一致;僅選取所關(guān)心的部件,去掉那些遠離所關(guān)心部位的部件,比如用于裝飾的零部件等;去除家具表面的圖案與花紋,因為圖案以及花紋等主要起到裝飾作用,對于結(jié)構(gòu)強度與穩(wěn)定性可視作沒有影響;適當(dāng)簡化一些零部件的形狀與尺寸,比如邊部的圓角可以改為棱角,便于劃分網(wǎng)格。(3)參照有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn),對聚氨酯仿木材料以及中纖板的各項彈性常數(shù)與力學(xué)強度進行了試驗測定,為計算機仿真分析與優(yōu)化設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。從試驗測試的結(jié)果看,隨著聚氨酯仿木材料的密度增大,其彎曲強度、壓縮強度、拉伸強度不斷增大,與其它家具行業(yè)常用的仿木材料相比,聚氨酯仿木材料的綜合性能也最為理想。(4)本研究參照有關(guān)柜類家具國家標(biāo)準(zhǔn)和實際使用情況,分析床頭柜整體結(jié)構(gòu)與主要零部件受靜力載荷時的應(yīng)力、應(yīng)變的情況,還使用ABAQUS動力分析模塊ABAQUS/Explicit分析了在跌落情況下床頭柜的受力與變形情況,分析的過程和結(jié)果都說明了運用有限元分析軟件ABAQUS對家具結(jié)構(gòu)強度進行仿真分析的適用性與科學(xué)性。(5)通過對聚氨酯仿木柜腿進行優(yōu)化設(shè)計,探討了ABAQUS優(yōu)化設(shè)計模塊在家具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的作用。運過ABAQUS優(yōu)化模塊進行優(yōu)化設(shè)計,在保證結(jié)構(gòu)強度的基礎(chǔ)上,可以得到柜腿底面尺寸優(yōu)化設(shè)計方案,使得聚氨酯仿木構(gòu)件強度更好、結(jié)構(gòu)更優(yōu)化。經(jīng)過優(yōu)化分析之后,柜腿底面寬度為38.5mm,深度為40.2mm,比原尺寸底面面積減小52.3mm2,節(jié)省了原料,最大應(yīng)力3.723MPa,最大應(yīng)變?yōu)?.1478mm,均小于優(yōu)化前的應(yīng)力與應(yīng)變。本研究探索了基于有限元分析軟件ABAQUS對家具結(jié)構(gòu)進行仿真分析與優(yōu)化設(shè)計的方法。通過仿真分析聚氨酯床頭柜在靜載荷及跌落作用下的結(jié)構(gòu)強度,判定其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性,并對聚氨酯仿木柜腿優(yōu)化設(shè)計,使家具結(jié)構(gòu)設(shè)計更科學(xué)、更可靠,達到縮短家具研發(fā)周期、降低成本、節(jié)約材料、提高家具產(chǎn)品質(zhì)量與安全性的目的。
【關(guān)鍵詞】：有限元法 ABAQUS 聚氨酯仿木 家具結(jié)構(gòu) 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TS664.01
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 前言11-20
• 1.1 論文研究背景11-12
• 1.1.1 聚氨酯仿木材料11
• 1.1.2 有限元法11-12
• 1.2 論文研究目的與意義12-13
• 1.2.1 研究目的12-13
• 1.2.2 研究意義13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 聚氨酯仿木材料在家具領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用研究13-15
• 1.3.2 有限元法在家具領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用研究15-17
• 1.4 論文研究內(nèi)容17-18
• 1.5 研究設(shè)計18-20
• 1.5.1 研究方法18
• 1.5.2 技術(shù)路線18-20
• 第二章 文獻綜述與理論基礎(chǔ)20-33
• 2.1 聚氨酯仿木材料的概述20-24
• 2.1.1 聚氨酯仿木材料的介紹20-21
• 2.1.2 聚氨酯仿木材料的性能特點21-22
• 2.1.3 聚氨酯仿木材料的原料組份22
• 2.1.4 聚氨酯仿木材料的制備22-24
• 2.1.5 聚氨酯仿木材料在家具行業(yè)中的應(yīng)用24
• 2.2 有限元分析理論基礎(chǔ)24-27
• 2.2.1 有限元法的基本思想25
• 2.2.2 有限元法的分類25
• 2.2.3 有限元法的特點25-26
• 2.2.4 有限元分析的基本步驟26-27
• 2.3 基于有限元法的ABAQUS軟件及其在家具結(jié)構(gòu)仿真分析中的應(yīng)用27-33
• 2.3.1 ABAQUS分析軟件的介紹27-28
• 2.3.2 ABAQUS的主要模塊28-29
• 2.3.3 ABAQUS分析步驟29-30
• 2.3.4 利用ABAQUS軟件進行家具結(jié)構(gòu)仿真分析的主要思路30-31
• 2.3.5 有限元理論對于家具結(jié)構(gòu)仿真分析的適用性31-33
• 第三章 研究對象確定與模型的建立33-39
• 3.1 所選用聚氨酯仿木柜模型的簡介33-34
• 3.2 聚氨酯仿木柜受力分析34-35
• 3.3 建模的原則35-36
• 3.4 聚氨酯仿木柜模型的建立36-38
• 3.4.1 Solidworks軟件簡介36-37
• 3.4.2 運用Solidworks建立床頭柜三維模型37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 材料力學(xué)性能參數(shù)的試驗測定與分析39-51
• 4.1 材料力學(xué)性能參數(shù)測定對本研究的意義39
• 4.2 試驗原料與試樣制備39-43
• 4.2.1 聚氨酯仿木試樣制備39-43
• 4.2.2 纖維板試樣制備43
• 4.3 試驗測定過程43-47
• 4.3.1 聚氨酯仿木材料試驗測定43-46
• 4.3.2 纖維板試驗測定46-47
• 4.4 結(jié)果統(tǒng)計與分析47-50
• 4.4.1 聚氨酯仿木材料參數(shù)統(tǒng)計與分析47-49
• 4.4.2 纖維板參數(shù)統(tǒng)計與分析49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第五章 聚氨酯仿木家具結(jié)構(gòu)仿真分析51-68
• 5.1 有限元模型的建立51-52
• 5.2 聚氨酯仿木柜局部關(guān)鍵部位靜力仿真分析52-63
• 5.2.1 柜腿靜載荷試驗52-60
• 5.2.2 頂板、底板的持續(xù)加載試驗60-61
• 5.2.3 頂板、底板靜載荷試驗61-63
• 5.3 聚氨酯仿木柜整體結(jié)構(gòu)靜力仿真分析63-65
• 5.4 聚氨酯仿木柜跌落仿真分析65-66
• 5.5 結(jié)論分析與討論66-68
• 第六章 聚氨酯仿木柜類家具構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計68-83
• 6.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的概述68-70
• 6.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的理論基礎(chǔ)68-69
• 6.1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的常用方法69
• 6.1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程69-70
• 6.2 ABAQUS優(yōu)化設(shè)計模塊70-73
• 6.2.1 ABAQUS優(yōu)化設(shè)計的模塊70-71
• 6.2.2 ABAQUS優(yōu)化設(shè)計的幾個基本概念71-73
• 6.2.3 ABAQUS優(yōu)化設(shè)計的步驟73
• 6.3 聚氨酯仿木柜結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計實例73-83
• 6.3.1 問題的描述73-74
• 6.3.2 優(yōu)化設(shè)計的過程74-81
• 6.3.3 優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果與分析81-83
• 第七章 結(jié)論與展望83-85
• 7.1 研究的結(jié)論83
• 7.2 研究的創(chuàng)新點83-84
• 7.3 研究的局限與建議84-85
• 7.3.1 研究局限84
• 7.3.2 研究建議84-85
• 參考文獻85-86

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 修福曉;劉海蓉;姚克儉;;高性能仿木聚氨酯材料的研究開發(fā)[J];化學(xué)推進劑與高分子材料;2009年01期

2 王強,楊林,劉敏;聚氨酯制品的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];遼寧化工;2003年07期

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本文編號：520800