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速生桉单板层积材家具的造型设计和结构研究

作　者: 孙静
导　师: 吴智慧
学　校: 南京林业大学
专　业: 家具设计与工程
关键词: 桉树单板层积材造型结构设计
分类号: TS664.01
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

桉树是我国南方主要速生树种之一，种植面积广，是生产人造板的主要原料。速生桉树自身的缺陷严重限制了其木材的利用程度。利用桉树单板制作层积材，并开发家具用非结构单板层积材，不但缓解家具用材的紧张局势，而且充分发挥地域资源优势、实现桉树单板的高附加值利用并促进广西人造板行业的迅猛发展。然而速生桉单板层积材的材性优良与否，是否能满足家具用材的需要，能否制造出满足市场需求的家具产品，正是目前众多家具企业研究的主要问题之一。本文首次对速生桉单板层积材家具从以下几个方面进行了较为全面和系统的研究。1.通过在实验室自行压制速生桉单板层积材，测试其密度、含水率、弹性模量、静曲强度等，对层积材的外观特征、结构特征及理化特征进行了分析与研究，并通过与实木锯材力学性能的对比，提出了速生桉单板层积材所具有的材料特征及对现代家具设计的启示。2.用速生桉单板层积材制成的家具独有特色，条纹时尚。在层积材家具造型设计中，先分析了层积材的色彩、肌理、质地和光泽等外观特征，并综合利用其材料特点进行家具的造型设计。并结合仿生学，情感化设计、符号学等现代主流设计理论，进一步探讨了层积材家具的造型设计。3.速生桉单板层积材要想获得优秀的纹理效果，桉树单板必须经过漂白与染色，通过实验确定了桉木单板漂白染色的最佳工艺；并对速生桉单板层积材的机械加工性能进行了实验，通过与广西常用家具用材——香椿木的比较，进一步确定了速生桉单板层积材在刨切、砂光、成型、打孔等方面具有优良的加工性能。4.速生桉单板层积材家具的结构设计是本论文的关键部分，速生桉单板层积材家具可采用胶结合、榫结合和结构连接件结合等。对于榫结合做了更深层次的研究，通过不同榫结合方式的强度测定，确定椭圆榫为层积材家具的最佳榫结合方式。此外还探讨了三种不同的螺钉对于桉树单板层积材的握钉力。特种弯曲结构的层积材家具采用ABAQUS有限元软件分析确定了其结构合理性。并结合现代绿色结构设计理念进行了层积材家具结构的讨论。5.结合设计实践和实例，提出了速生桉单板层积材家具新产品的设计方法和开发途径，并对开发的新产品进行了技术经济评价，以供家具生产企业参考应用。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-11
1 绪论  11-16
  1.1 研究开发速生桉单板层积材家具的背景  11-12
    1.1.1 家具原材料短缺  11
    1.1.2 速生桉资源丰富  11-12
    1.1.3 层积材未来发展前景尤为广阔  12
  1.2 国内外同类研究的现状和趋势  12-13
    1.2.1 速生桉单板层积材研究现状  12-13
    1.2.2 速生桉单板层积材家具研究现状  13
  1.3 课题来源、研究目的与意义  13
    1.3.1 课题来源  13
    1.3.2 课题研究的目的和意义  13
  1.4 研究内容  13-14
  1.5 研究的方法和手段  14
  1.6 课题价值和创新点  14-15
  1.7 本章小结  15-16
2 速生桉单板层积材性能特征研究  16-28
  2.1 速生桉单板层积材外观特征  16-17
    2.1.1 桉树单板原材料  16
    2.1.2 生产过程  16
    2.1.3 速生桉单板层积材外观特征  16-17
  2.2 速生桉单板层积材结构特征  17-18
  2.3 速生桉单板层积材理化特征  18-21
    2.3.1 物理性质  18
    2.3.2 力学性质  18
    2.3.3 试验结果分析  18-21
  2.4 与实木锯材相比速生桉单板层积材所具有的材料特征  21-23
    2.4.1 结构均匀，强度高  22
    2.4.2 尺寸稳定性强，不易变形  22-23
    2.4.3 规格尺寸灵活，不受限制  23
    2.4.4 化学稳定性好  23
  2.5 速生桉单板层积材的材料特征对家具设计的启示  23-27
    2.5.1 层积材满足家具功能设计  23
    2.5.2 层积材丰富造型设计  23-26
    2.5.3 层积材稳定结构设计  26-27
    2.5.4 层积材优化工艺设计  27
  2.6 本章小结  27-28
3 速生桉单板层积材家具的造型设计研究  28-52
  3.1 基于材质美的速生桉单板层积材家具造型设计  28-38
    3.1.1 层积材的色彩美  28-32
    3.1.2 层积材的质地美  32-34
    3.1.3 层积材的肌理美  34-37
    3.1.4 层积材的光泽美  37
    3.1.5 针对不同消费者的设计  37-38
  3.2 师法自然——速生桉单板层积材家具仿生设计  38-43
    3.2.1 家具的仿生设计  38-40
    3.2.2 速生桉单板层积材儿童座椅的仿生设计  40-43
  3.3 符号传达与速生桉单板层积材家具设计  43-47
    3.3.1 层积材作为设计符号所传达的地域特点  43-44
    3.3.2 速生桉单板层积材家具的符号学特性  44-45
    3.3.3 利用广西少数民族符号的层积材家具创新设计  45-47
  3.4 速生桉单板层积材家具的情感化设计  47-50
    3.4.1 情感化设计的定义  47-48
    3.4.2 我国传统的情感化设计思想  48
    3.4.3 速生桉单板层积材家具的情感化设计表达思路  48-50
  3.5 本章小结  50-52
4 速生桉单板层积材家具结构设计  52-88
  4.1 连接方式  52-61
    4.1.1 传统榫卯结合  52-53
    4.1.2 榫卯结构运用在层积材的设计  53-55
    4.1.3 五金件  55-61
  4.2 层积材家具结构设计实例  61-67
    4.2.1 LVL电视柜结构设计  61
    4.2.2 LVL中式座椅结构设计  61-67
  4.3 层积材家具的绿色结构设计  67-78
    4.3.1 绿色结构设计的定义  67-68
    4.3.2 层积材家具的绿色结构设计  68-69
    4.3.3 层积材绿色结构设计案例  69-77
    4.3.4 标准化设计  77
    4.3.5 组合与模块化设计  77-78
  4.4 本章小结  78-88
5 速生桉单板层积材颜色调控工艺与机械加工性能试验  88-104
  5.1 桉树单板常温漂白工艺研究  88-92
    5.1.1 材料与方法  88-89
    5.1.2 结果与讨论  89-92
    5.1.3 结论  92
  5.2 染色工艺对桉木单板上染率的影响  92-96
    5.2.1 材料与方法  93
    5.2.2 结果与分析  93-96
    5.2.3 结论  96
  5.3 速生桉单板层积材的机械加工性能研究  96-103
    5.3.1 材料与方法  97-98
    5.3.2 结果与讨论  98-102
    5.3.3 结论与建议  102-103
  5.4 本章小结  103-104
6 速生桉单板层积材家具的接合强度的研究  104-126
  6.1 LVL家具角部结合强度试验研究  104-114
    6.1.1 实验材料与设备  104
    6.1.2 实验方法  104-105
    6.1.3 试件结构与尺寸  105-108
    6.1.4 抗拉强度结果与分析  108-113
    6.1.5 抗弯强度结果与分析  113-114
  6.2 桉木单板层积材家具螺钉接合强度的正交实验  114-119
    6.2.1 材料与方法  115-116
    6.2.2 结果与分析  116
    6.2.3 试验分析  116-119
    6.2.4 结论  119
  6.3 层积材悬臂椅结构稳定性的有限元分析  119-123
    6.3.1 悬臂椅分析  120
    6.3.2 层积材悬臂椅有限元模型的建立  120
    6.3.3 定义材料物理参数  120-121
    6.3.4 组装模型  121
    6.3.5 划分网格  121
    6.3.6 在 INTERACTION 模块定义耦合接触  121
    6.3.7 在 LOAD 模块分别定义  121-122
    6.3.8 提交分析作业  122
    6.3.9 后处理  122-123
    6.3.10 结论  123
  6.4 桉木单板层积材家具与松木家具表面漆膜附着力的测定与比较  123-124
    6.4.1 试材  123
    6.4.2 试验方法  123
    6.4.3 试验结果与分析  123-124
    6.4.4 结论  124
  6.5 本章小结  124-126
7 基于材料的家具创新设计与产品开发  126-139
  7.1 设计任务解读  126
  7.2 设计策划  126-131
    7.2.1 市场资讯调查  126-131
  7.3 设计构思  131
  7.4 设计过程  131-132
    7.4.1 构想与雏形  131-132
  7.5 设计表达  132-134
  7.6 设计输出  134-136
  7.7 “桉之美”系列客厅家具的技术经济评价  136-138
    7.7.1 “桉之美”系列客厅家具的材料的技术经济评价  136
    7.7.2 “桉之美”系列产品设计的技术经济评价  136-137
    7.7.3 “桉之美”系列的社会效益  137
    7.7.4 “桉之美”系列评价与建议  137-138
  7.8 本章小结  138-139
8 总结  139-142
  8.1 研究结论  139-140
  8.2 本论文的创新点  140-141
  8.3 需要进一步研究的问题  141-142
主要参考文献  142-146
摘要  146-149
Abstract  149-151

速生桉单板层积材家具的造型设计和结构研究

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