银锭榫力学性能研究分析 物理学专业VIP专享VIP免费

1绪论1.1课题来源及依据实木家具自然质朴、色泽温润、触感舒适，一直是消费者追求的重点。然而长期的乱砍乱伐造成的生态环境恶劣以及各国出台的限制木材砍伐的政策，使得可用于加工实木家具的天然林越来越少。在保护提高家具木材利用率的同时，只有通过使用速生材或用软木代替硬木才能缓解家具市场木材资源供求不平衡的问题。实木拼板在家具用材中的使用随着保护森林资源意识的重视和生产方式的变化越来越广泛，使用实木拼板可以避免木材各向异性的缺陷，有节约森林资源，提高木材利用率等益处。银锭榫是燕尾榫木构件的一种形式，主要作用是拼合板材和修复木构件，也在建筑和桥梁领域广泛应用，用于板材拼合时，基材不同的纹理方向以及榫卯间不同的配合关系都会影响拼板的力学性能与质量。寻找到最优的搭配有助于提升拼板的质量和生产效率，提高家具的承重力与耐久性，同时提升相关企业的生产效益。1.2国内外研究现状1.2.1基材树种及力学性能研究本实验基材选择杨木，所以首先需要调查杨木本身的相关力学性能，对于此方面的研究主要有以下几个方面。《13种杨树木材物理力学性质的研究》[1],研究者通过选择山东省栽植面积大、速生性较好的I-69杨等10种黑杨的9年生试材、易县毛白杨等3种白杨的13年生试材总共13个杨树品种为试验主体,在西仓村试验林各自砍伐五株符合要求的木材,研究全树木材心材率、生材含水率,分心边材、各个树高位置测试木材密度、气干密度,从生材干燥到含水率是12%时的干缩率、顺纹抗压强度、冲击韧性、硬度等相关指标结果。通过分析心边材、各个树高位置、株间变动情况等数据来对比各类木材性质的不同点。试验结果表明，13种杨树全树木材心材率在14.6%～34.1%之间，生材含水率在86.2%～148.5%之间，由生材干燥至含水率为12%所产生的干缩率在8.66%～11.96%之间，气干密度属低类或很低类，强度属弱类，硬度属软类或甚软类，冲击韧性中等；黑杨心材颜色深、心边材性质差异大，白杨心材颜色淡，心边材性质差异小；品种间木材物理力学性质差异较大，按其主要特点可将13个品种的木材分为4类。《关于杨树木材的物理力学性质分析》[2]，研究者为了让不同种植环境中种植的杨树木材都能寻找到最合适的使用场合，需要对具体木材材性开展整体分析。利用对多种密度林分中种植的无性系杨树进行干缩、压缩与抗弯等众多物理力学属性的分析，主要目标是寻找种植密度和杨树木材材性间的关系，为造林设计与科学使用杨树寻找良好的理论基础。最终结论指出I-63杨与I-69杨与强度类似,I-214杨强度不高。I-69杨具备良好的弯曲韧性，因此可以当做曲木家具的原料。无性系和株行距与各力学强度的差异也表现出不同点，不同项力学指标中，三种杨树在株行距为4×4m时最高，所以在确定造林密度与挑选无性系时需要依照不同现实培育需求进行科学设定，在开展成分研究之后可知，木材物理力学属性的第一主成分是强度，第二则是干缩；根据多元回归结论我们就可以知道，影响木材顺纹抗拉强度的现实条件是实际密度和纤维长度。依照半径方向，六七年是杨树从成长发展以及成熟的重要时期，抗拉强度、纤丝角、密度、纤维长度等指标都能当做判定木材成熟期的标准。1.2.2配合方式及精度对力学性能的影响《梓木T型直角榫接合强度研究》[3]，通过对梓木T型直角榫的接合强度开展分析，重点被划分成五方面：榫头宽度、厚度和榫眼的配合参量对抗拔强度力学性能的作用；榫头长度对抗拔强度的作用；榫肩尺寸对结点特性作用；榫头宽度对榫接合结点特性作用的分析。最终结论指出在榫头宽度和榫眼长度的配合量为时，抗拔极限力进入巅峰，平均值是5815.1N。试件极限抗拔力和榫头宽度配合参量两者具体关系就是y=-2395.9x2+2137.6x+5109.2。在榫头厚度和榫眼宽度的配合参量为时，抗拔极限力达到巅峰，平均值是3473.2N。试件极限抗拔力和榫头宽度配合参量两者关系就是y=-7597.6x2+2310.3x+2781.9。梓木直角榫的抗拔强度伴随榫头长度变长而变大，伴随榫肩距增加，其抗弯水平不断提升，两者之间表现出稳定的线性关系。在榫肩影响下，直角榫的破坏弯矩伴随榫头宽度增加而提高，两者之间也表现出二次多项式关系。《松木椭圆榫接...