本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)力學(xué)性能測試領(lǐng)域，具體涉及一種分析測試木制品鎖扣力學(xué)性能的方法。

背景技術(shù)：

結(jié)構(gòu)無處不在，大道橋梁、建筑、飛機(jī)和船舶，小到機(jī)器設(shè)備零部件，結(jié)構(gòu)力學(xué)性能主要包括結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度等，結(jié)構(gòu)力學(xué)性能測試對于產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計、節(jié)省材料、減低能耗、安全保障極為重要。結(jié)構(gòu)力學(xué)性能測試為鑒定結(jié)構(gòu)提供重要依據(jù)，通常分為三類：模型測試，真實結(jié)構(gòu)部件測試、結(jié)構(gòu)實驗。

現(xiàn)有的建模方法主要采用幾何建模，幾何建模的前提是已知木制品鎖扣結(jié)構(gòu)的具體尺寸或二維工程圖。在測量木制品鎖扣結(jié)構(gòu)的尺寸數(shù)據(jù)時，采用接觸式測量，運用量具或量儀的感受元件通過與被測表面直接接觸獲得測量信息。對于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜和尺寸較小的木制品鎖扣結(jié)構(gòu)采用接觸式測量時，測量精度低，會對木制品鎖扣結(jié)構(gòu)造成破壞，使得測量不可重復(fù)進(jìn)行。同時，木制品鎖扣結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)性能測試，需要在實驗室條件下進(jìn)行是現(xiàn)有技術(shù)急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)在測量木制品鎖扣的力學(xué)性能相關(guān)數(shù)據(jù)時，采用接觸式測量，會對木制品鎖扣結(jié)構(gòu)造成破壞，并且木制品鎖扣結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)性能測試，需要在實驗室條件下進(jìn)行的問題，提供一種應(yīng)用逆向設(shè)計和有限元分析測試木制品鎖扣力學(xué)性能的方法。

本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：本發(fā)明的一種分析測試木制品鎖扣力學(xué)性能的方法，包括以下步驟：

步驟a、運用三維掃描儀對待測木制品鎖扣各部分的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，實現(xiàn)逆向設(shè)計過程；

步驟b、根據(jù)步驟a得到的木制品鎖扣的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)編輯木制品鎖扣各部分的模型；

步驟c、對步驟b編輯完成的木制品鎖扣各部分的模型進(jìn)行裝配；

步驟d、根據(jù)步驟c得到的木制品鎖扣的裝配體建立有限元模型，進(jìn)行靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，獲得被測試木制品鎖扣的強(qiáng)度、剛度；

步驟e、根據(jù)步驟d得到的力學(xué)性能指標(biāo)對不同木制品鎖扣做出評價。

進(jìn)一步地，所述步驟b和步驟c中編輯和裝配木制品鎖扣結(jié)構(gòu)的模型的過程通過三維軟件ug、proengineer或solidworks實現(xiàn)。

進(jìn)一步地，所述步驟d包括以下步驟：

步驟d1、啟動有限元分析軟件并建立分析項目，將步驟c得到的木制品鎖扣的裝配體導(dǎo)入有限元分析軟件建立有限元模型；

步驟d2、在材料庫中添加材料并且選擇木制品鎖扣的裝配體的材料屬性；

步驟d3、對裝配體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，裝配體中的鎖扣結(jié)構(gòu)連接部分進(jìn)行局部網(wǎng)格劃分；

步驟d4、根據(jù)木制品鎖扣的測試要求對裝配體施加載荷，并設(shè)置邊界條件；

步驟d5、設(shè)置木制品鎖扣裝配體的求解項，求解并查看分析結(jié)果，進(jìn)而獲得木制品鎖扣的強(qiáng)度、剛度。

進(jìn)一步地，所述步驟d中使用的有限元分析軟件是ansys、adina或abaqus軟件。

有益效果：

第一，本發(fā)明的一種分析測試木制品鎖扣力學(xué)性能的方法，利用掃描儀采集木制品鎖扣的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；利用三維軟件建立木制品鎖扣結(jié)構(gòu)的模型，并將模型進(jìn)行裝配；利用有限元分析軟件進(jìn)行靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，獲得木制品不同鎖扣結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度的力學(xué)性能，整個過程通過掃描儀和計算機(jī)軟件實現(xiàn)，避免直接接觸被測試樣品，不會對木制品鎖扣造成破壞；

第二，測試過程通過計算機(jī)實現(xiàn)，不需要在實驗室條件下進(jìn)行，突破了場地和測試條件的限制。

附圖說明

圖1本發(fā)明的方法流程圖；

圖2木制品鎖扣結(jié)構(gòu)榫頭的模型圖；

圖3木制品鎖扣結(jié)構(gòu)榫槽的模型圖；

圖4木制品鎖扣結(jié)構(gòu)鎖定元件的模型圖；

圖5木制品鎖扣結(jié)構(gòu)的裝配體模型；

圖6木制品鎖扣結(jié)構(gòu)裝配體有限元網(wǎng)格劃分；

圖7木制品鎖扣結(jié)構(gòu)裝配體有限元網(wǎng)格劃分局部細(xì)節(jié)圖。

具體實施方式

結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的一種分析測試木制品鎖扣力學(xué)性能的方法流程圖如圖1所示，具體步驟包括：

步驟a：用精度為0.05mm的三維掃描儀對木制品鎖扣各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，然后對掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并以solidworks能夠打開的stp格式保存；

步驟b、利用三維軟件solidworks對步驟a中獲得的木制品鎖扣的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)編輯木制品鎖扣各部分的的模型，得到的鎖扣結(jié)構(gòu)榫頭的實體模型如圖2所示，榫槽的實體模型如圖3所示，鎖定元件的實體模型如圖4所示；

步驟c、利用三維軟件slidworks對步驟b編輯的木制品鎖扣各部分的模型進(jìn)行裝配，得到木制品鎖扣結(jié)構(gòu)的裝配體模型，如圖5所示；

步驟d、根據(jù)步驟c得到的木制品鎖扣的裝配體建立有限元模型，進(jìn)行靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，獲得被測試木制品鎖扣的強(qiáng)度、剛度等力學(xué)性能，具體步驟包括：

步驟d1、啟動有限元分析軟件并建立分析項目，將步驟c得到的木制品鎖扣的裝配體導(dǎo)入有限元分析軟件建立有限元模型；

步驟d2、在材料庫engineeringdata中添加密度板的彈性模量1.2×10⁴mpa，泊松比0.25，密度0.9288g/cm³和硬質(zhì)塑料的彈性模量8.3×10³mpa，泊松比0.28，密度1.143g/cm³并且選擇木制品鎖扣的裝配體的材料屬性；

步驟d3、對裝配體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，結(jié)果如圖6所示，對裝配體中的鎖扣結(jié)構(gòu)連接部分進(jìn)行局部網(wǎng)格劃分，細(xì)節(jié)局部如圖7所示；

步驟d4、根據(jù)木制品鎖扣的三點抗彎強(qiáng)度測試要求對裝配體施加載荷330n的力；

步驟d5、設(shè)置木制品鎖扣的裝配體的求解項，求解并查看分析結(jié)果，進(jìn)而獲得木制品鎖扣的強(qiáng)度、剛度等力學(xué)性能。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)力學(xué)性能測試領(lǐng)域，具體涉及一種分析測試木制品鎖扣力學(xué)性能的方法。本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)在測量木制品鎖扣結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能數(shù)據(jù)時，采用接觸式測量，會對木制品鎖扣結(jié)構(gòu)造成破壞以及木制品鎖扣結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)性能測試，需要在實驗室條件下進(jìn)行的問題。利用掃描儀采集木制品鎖扣的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；利用三維軟件建立木制品鎖扣各部分結(jié)構(gòu)的模型，并將模型進(jìn)行裝配；利用有限元分析軟件進(jìn)行靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，獲得木制品不同鎖扣結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度的力學(xué)性能。本發(fā)明適用于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜和尺寸較小的木制品鎖扣結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能測試。

技術(shù)研發(fā)人員：王宏棣;賈娜;劉曼曼;花軍;毛磊;白雪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：黑龍江省木材科學(xué)研究所;東北林業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.06
技術(shù)公布日：2017.11.10