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胶合板与实木材料力学性能实验研究与仿真分析

申远  
【摘要】:本文以木质包装材料和木质包装容器为研究对象,采取实验测试和理论分析的方法,对比分析了实木和胶合板材料的力学性能,及木质包装容器在物流运输过程中的承载机理。研究了木材缺陷对材料使用强度的影响,本文的研究为胶合板与实木的可替代性提供依据。采用电测法和变跨距三点弯曲试验方法,测定了实木(落叶松、花旗松、铁杉)和胶合板(侧压旧胶方、热压旧胶方、新胶方)材料的弹性模量和泊松比、剪切模量等参数,为后续的有限元仿真分析提供基础数据。根据国家标准,针对木质包装箱在物流运输过程中抗弯和抗压的两种主要载荷形式,对实木(落叶松、花旗松、铁杉)和胶合板(侧压旧胶方、热压旧胶方、新胶方)的顺纹抗弯强度和顺纹抗压强度进行了测定。对比分析了实木和胶合板的抗弯强度与抗压强度性能差异。对实木(落叶松、花旗松、铁杉)和胶合板(侧压旧胶方、热压旧胶方、新胶方)进行了握钉力试验,选用不同直径和不同钉型(圆钢钉、螺纹钉)的钉子,对比分析了实木和胶合板的握钉强度性能差异。研究了直径、钉型两种变量对握钉力强度的影响,为木箱的装卸连接强度设计,以及经典木质材料与钉型的匹配设计提供依据。根据机电产品特性,利用框架木箱经典理论设计方法,设计了该机电产品的木质包装容器,并结合材料力学、物流运输包装设计理论,对物流过程中堆码、吊装工况木箱结构进行了强度校核。借助ANSYS Workbench有限元仿真分析软件,模拟分析了胶合板箱和实木箱整体结构吊装和堆码工况,对比胶合板箱和实木箱整体结构的最大变形和最大应力。验证了胶合板箱替代实木箱的可行性。


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