Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2009, 57(1), 137-146 | DOI: 10.11118/actaun200957010137

MODELOVÁNÍ OHYBOVÉHO NAMÁHÁNÍ DEMONTOVATELNÝCH NÁBYTKOVÝCH SPOJŮ METODOU KONEČNÝCH PRVKŮ

Milan Šimek1, Petr Koňas2
1 Ústav nábytku, designu a bydlení, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 3, 613 00 Brno, Česká republika
2 Ústav nauky o dřevě, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 3, 613 00 Brno, Česká republika

Práce je zaměřena na modelování ohybového namáhání demontovatelných nábytkových spojů pomocí metody konečných prvků. Spoje sestávají z excentrického kování Minifix a Rondorfix, kombinovaného s nelepenými bukovými kolíky. Spojovaným materiálem je laminovaná dřevotřísková deska tloušťky 18 mm. Modely pro numerickou simulaci vznikly na základě geometrie experimentálních vzorků. Spoje byly vybrány jako v současnosti nejpoužívanější v nábytkářském průmyslu na daný typ nábytku. Výsledky namáhání spojů jsou vzájemně porovnány a dále také srovnány s experimenty pomocí tuhosti. Simulace potvrzuje významný vliv tahu kolmo na plochu DTD na porušení, v místě vetknutí kovového kolíku. Z výsledků simulace je zároveň patrné, že spolu s tahem kolmo na plochu se na porušení spoje podílí i smykové napětí. Oba tyto druhy namáhání jsou způsobeny navozeným ohybovým namáháním. Byla potvrzena významná funkce nelepených kolíků - přenášet ohybové namáhání. Provedená numerická simulace postihující i nelineární chování dokazuje, že velikost tření na nelepených kolících ovlivňuje určitým způsobem tuhost daných spojů. Uvedené výsledky jsou uplatnitelné při pevnostním navrhování nábytku, využívajícím Computer Aided Engineering. Porovnáním směrnic diagramu zatěžování experimentu a numerické simulace lze konstatovat významnou shodu. Úspěšné porovnání experimentu se simulací je předpokladem pro další uplatnění získaných výsledků.

demontovatelný spoj, korpusový nábytek, namáhání ohybem, numerická simulace

Bending stress modeling of dismountable furniture joints applied with a use of finite element method

Presented work focuses on bending moment stress modeling of dismountable furniture joints with a use of Finite Element Method. The joints are created from Minifix and Rondorfix cams combined with non-glued wooden dowels. Laminated particleboard 18 mm of thickness is used as a connected material. The connectors were chosen such as the most applied kind in furniture industry for the case furniture. All gained results were reciprocally compared to each other and also in comparison to experimental testing by the mean of stiffness. The non-linear numerical model of chosen joints was successfully created using the software Ansys Workbench. The detailed analysis of stress distribution in the joint was achieved with non-linear numerical simulation. A relationship between numerical simulation and experimental testing was showed by comparison stiffness tangents. A numerical simulation of RTA joint loads also demonstrated the important role of non-glued dowels in the tested joints. The low strength of particleboard in the tension parallel to surface (internal bond) is the most likely the cause of the joint failure. Results are applicable for strength designing of furniture with the aid of Computer Aided Engineering.

Keywords: dismountable joint, case furniture, bending stress, numerical simulation
Grants and funding:

Tato práce byla realizována díky podpoře Fulbright-Masarykova grantu ME 659 a Výzkumnému záměru LDF, MZLU v Brně MSM 6215648902.

Received: October 14, 2008; Published: October 14, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Šimek, M., & Koňas, P. (2009). Bending stress modeling of dismountable furniture joints applied with a use of finite element method. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 57(1), 137-146. doi: 10.11118/actaun200957010137
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. ČERNOK, A., JOŠČÁK P., LANG, M., 2004: Výpočtový model kolíkového spoja. In: Nábytok 2004, DF, TU vo Zvolene, 12 s.
    2. ČSN 42 3560, 1992: Slitina zinku na odlitky 42 3560 ZnAl4Cu1. Český normalizační institut, Praha, 4 s.
    3. ČSN EN 310 (49 0147), 1995: Desky ze dřeva - Stanovení modulu pružnosti v ohybu a pevnosti v ohybu. Český normalizační institut, Praha, 8 s.
    4. FÜRBACHER, I., STEIDL, J., 1999: Lexikon technických materiálů. [CD-ROM] Verlag Dashöfer, Praha.
    5. JOŠČÁK, P., 1999: Pevnostné navrhovanie nábytku, DF, TU vo Zvolene, 246 s.
    6. KOŽELOUH, B., 1998: Dřevěné konstrukce podle Eurokódu 5. Step 1. Navrhování a konstrukční materiály. KODR, Zlín.
    7. NICHOLLS, T., CRISAN, R., 2002: Study of the stress-strain state in corner joints and box-type furniture using Finite Element Analysis (FEM). In: Holz als Roh- und Werkstoff, Springer-Verlag, Vol. 60, p. 66-71. DOI: 10.1007/s00107-001-0262-0 Go to original source...
    8. POŽGAJ, A., CHOVANEC, D., KURJATKO, S., BABIAK, M., 1997: Štruktúra a vlastnosti dreva, Bratislava, Príroda, a. s., 488 s.
    9. SMARDZEWSKI, J., PREKRAD, S., 2002: Stress distribution in disconnected furniture joints. In: Electronic journal of Polish agricultural universities, vol. 5, issue 2, series Wood technology, 8 s.
    10. ŠIMEK, M., 2005: Furniture joint testing - purpose, methods and types. In: MendelNet 2005, FLD, MZLU v Brně, p. 121-125.
    11. WILCZINSKI, A., KOCZISZEWSKI, M., 2003: Elastic properties of particleboard as heterogenous material. [online] citováno 24. září 2008. Dostupné na: www.ejpau.media.pl/series/volume6/issue2/wood/art-03.pdf

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content