手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
實木彎曲是最早應用于家具制造業中的木材彎曲成型技術，早在160多年前，德國木匠Michael Zhonet就制造了第一張實木彎曲成型的椅子。從那時起，這種工藝在家具制造業中就得到了廣泛的應用，第二次世界大戰時，這種彎曲木還應用于飛機制造業和高要求的建筑構件上。木材軟化和彎曲機制也成為研究的重要內容，我國目前主要采用蒸煮法軟化木材，然后用手工或機械法彎曲成規定形狀，再進行干燥和定型。彎曲后構件的強度是決定其應用的主要因素，采用有限元分析的方法將通過與銑削成型的彎曲木構件對比以證明其高強度性。彎曲形狀的木制品構件一般有2種加工方法：彎曲成型加工和銑削加工。彎曲成型法是將彎曲原料經過高溫高壓處理后加壓彎曲成型的方法；銑削加工法是用細木工帶鋸等加工設備鋸割成設計的曲線形構件，再經過銑削加工成型。加工過程中，纖維紋理與構件走向的關系不作為加工的主要影響因素，靠近構件邊緣部位有大量木纖維被割斷，使彎曲木構件的強度大幅度降低。本研究將從理論上說明2種方法的強度差異，并為2種方法在工業上的合理應用提供基礎理論和強度判據。
木材原料受到彎曲扭矩作用會產生彎曲變形，并在纖維受拉一側產生拉伸應力，在纖維受壓一側產生壓縮應力。從表面到中性層逐漸減小，中間沒有應力的纖維層稱為中性層。如果彎曲原料的纖維方向是沿原料縱向平行分布的，則彎曲后形成構件的纖維方向仍和邊緣平行，呈近似同心圓分布，如圖所示的彎曲木，此構件受到扭矩作用下，破壞可能性最大的斷裂是彎曲面邊緣點纖維斷裂。銑削加工彎曲構件方法在鋸切加工過程中有大量木纖維被割斷，如圖所示，此構件破壞的最大可能性是沿邊緣纖維切斷點處劈裂。彎曲構件在切斷纖維之間的抗剪切力非常小，所以極容易被破壞。木材是典型的各向異性材料，在3個方向上具有不同的力學性質。通常木材縱向(CL)許用抗拉應力較大，徑向(R)和弦向(CT)相對很小。
為了分析2種加工方法的強度，假設木材是橫觀同性的，對彎曲法加工的構件可以假設為各層纖維和中性層纖維近似平行分布的材料，在不考慮剪切應力復合作用時，可以借助材料力學理論進行分析。假設彎曲成型構件在受到恒定扭矩下，受到彎曲應力破壞時，不計剪切的影響(由于纖維沒有切斷，不存在剪切應力集中源)，具體分析如下。彎曲成型構件受彎時破壞點的應力，為彎曲構件截面上距中性層的最大距離，為彎曲構件1y構件1上的力矩。在纖維連續分布情況下，要保證彎曲成型彎曲構件具有足夠強度，破壞點應力要小于木材的許用靜曲強度，即式可以導出彎曲構件所能承受的最大彎矩是：構件的危險截面是矩形Y-h。
銑削加工彎曲木構件的纖維走向如圖所示，在圖中纖維方向對稱作用恒彎矩Ma作用下，彎矩在B平面產生的剪切應力將成為該件破壞的主要原因，在這個剪切應力的作用下，彎曲構件將沿著B平面受拉側邊緣的某個纖維切斷處劈裂。由于一般木材纖維切斷處剪應力的破壞作用大于彎矩產生的拉應力的破壞作用，在選擇危險截面時，一般按最大剪應力作用進行分析，為了與彎曲法加工的破壞對比，先分析拉應力引起的破壞。在彎矩M2的作用下，圖示截面的彎曲正應力， Y為彎曲構件2上受拉應力作用一側距中性層的最大距離；Ma為作用在彎曲構件2上的彎矩。由于實際破壞的截面為B截面，必須將曲面切線方向上的應力投影到BB截面上，在Ma的作用下正應力為平面狀態的最大應力，產生的彎曲正應力投影到B截面上的彎曲拉應力。木材會沿著B截面劈裂，由于復合應力的合成應力許用判據不好確定，本研究分別考慮T2和62的作用判據。構件2的B截面尺寸和構件1危險截面的厚度不一樣。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司www.057293.com，轉載請注明出處和相關鏈接！