[發(fā)明專利]一種分析測試木制品鎖扣力學(xué)性能的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710549622.3
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107341310A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宏棣;賈娜;劉曼曼;花軍;毛磊;白雪
• 申請（專利權(quán)）人: 黑龍江省木材科學(xué)研究所;東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙)23209
• 代理人: 榮玲

技術(shù)領(lǐng)域

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、飛機和船舶，小到機器設(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)進行。同時，木制品鎖扣結(jié)構(gòu)進行力學(xué)性能測試，需要在實驗室條件下進行是現(xiàn)有技術(shù)急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

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)進行力學(xué)性能測試，需要在實驗室條件下進行的問題，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，進行靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，獲得被測試木制品鎖扣的強度、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、Pro Engineer或Solid Works實現(xiàn)。

進一步地，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、對裝配體進行網(wǎng)格劃分，裝配體中的鎖扣結(jié)構(gòu)連接部分進行局部網(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，進而獲得木制品鎖扣的強度、剛度。

進一步地，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，并將模型進行裝配；利用有限元分析軟件進行靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，獲得木制品不同鎖扣結(jié)構(gòu)的強度、剛度的力學(xué)性能，整個過程通過掃描儀和計算機軟件實現(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實現(xiàn)，不需要在實驗室條件下進行，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)進行掃描，然后對掃描數(shù)據(jù)進行處理，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；