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有限元分析方法的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，即將實(shí)際結(jié)構(gòu)對(duì)象假想地離散為有限個(gè)規(guī)則單元組合體，實(shí)際結(jié)構(gòu)的物理性能可以利用對(duì)離散體的分析得出滿足工程精度的近似結(jié)果來代替。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和計(jì)算速度的不斷提高，有限元分析在工程設(shè)計(jì)與分析中受到了越來越廣泛的重視。
ANSYS主要功能包括實(shí)體建模、靜力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、熱分析、流體力學(xué)分析、禍合場(chǎng)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等。我國(guó)家具的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究起步較晚，技術(shù)水平較低，與國(guó)外的差距較大。為促進(jìn)家具業(yè)的發(fā)展，應(yīng)在設(shè)計(jì)中引入有限元理論和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期。ANSYS軟件的出現(xiàn)，為家具的優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠性分析等提供了一種方便有效的方法。
目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用ANSYS等有限元軟件在家具的力學(xué)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用極少，且可操作性不強(qiáng)。實(shí)木家具的材料由于各向異性，不同種類的木材之間差異較大，且常用材料的有限元常數(shù)較多，測(cè)定需要較大的工作量，但板式家具的材料與結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，因此本研究首先從板式家具最常見的結(jié)構(gòu)單元擱板入手分析擱板內(nèi)部的應(yīng)力場(chǎng)分布，揭示不同狀態(tài)下板件的危險(xiǎn)區(qū)域，為板式家具的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析提供快速且直觀的方法，同時(shí)也為實(shí)木家具的有限元分析奠定了基礎(chǔ)。
①根據(jù)實(shí)際對(duì)象的特征，合理簡(jiǎn)化分析模型，確定采用有限單元的類型，②定義材料屬性，③劃分網(wǎng)格，建立有限元模型。定義約束，②施加載荷，③通過分析確定有限元分析的選項(xiàng)并求解。
①查看分析結(jié)果，②檢驗(yàn)分析結(jié)果。如果分析的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值差別較大，應(yīng)重新進(jìn)行局部或全部網(wǎng)格的細(xì)化，再重新進(jìn)行求解分析。自由放置的擱板是板式家具結(jié)構(gòu)中最常見的板式單元，主要受力有集中載荷與均布載荷兩種。下面結(jié)合書柜的實(shí)際使用情況進(jìn)行相應(yīng)分析。書柜一般都設(shè)置有多塊水平自由放置的擱板，常見擱板跨度以400-500mm為宜，本研究分析時(shí)取擱板的尺寸為450mmx300mmx18mm(寬x長(zhǎng)x厚)，常見最重的書籍幅面為16開本(184mmx260mm)、密度為87g/cm3，水平擱板規(guī)格450mmx300mmx18mm(密度0.778/cm3)，滿負(fù)荷時(shí)書的總重約147.68N，擱板自重18.33N，合計(jì)P=166.01 N均布載荷q=0.37N/mm-2。參考此載荷，本研究分析中采用的載荷為：集中載荷180N，均布載荷0.4N/mm。
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