测量榫接合节点压力与变形量的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种测量榫接合节点压力与变形量的测量装置，包括钢制底座、钢制测试件和被测试件，钢制测试件包括钢制上部、钢制下部和钢制榫头，钢制上部设有钢制上半榫孔，钢制下部设有钢制下半榫孔，钢制榫头与钢制榫孔相适配，被测试件包括木制上部、木制下部和木制榫头，钢制底座设有测试用限位槽，钢制下部或木制下部设于测试用限位槽内，且钢制下部或木制下部与测试用限位槽间隙配合。本实用新型专利技术能够实现快速准确的榫接合节点压力与变形量的测量，且成本较低，利于使用。本实用新型专利技术为榫接合节点强度的深入研究提供有效方法，进一步为实木榫接合木结构及木制品的结构设计打下基础。

【技术实现步骤摘要】
测量榫接合节点压力与变形量的测量装置
本技术涉及一种测量榫接合节点压力与变形量的测量装置。
技术介绍
榫接合作为我国传统实木家具的主要连接方式被沿用至今，因其精巧的外观，牢固的结构而著称，不采用任何金属五金及胶黏剂，仅凭榫孔与榫头之间的紧密配合，既能达到理想的接合强度，这一工艺沿用至今。榫接合家具的受力情况多种多样，通常对其力学性能的考察可分为抗拔、抗弯及抗扭转强度等，三种强度均与榫接合节点强度密切相关。其中榫接合节点抗拔强度完全来源于榫头与榫孔间的摩擦力，而摩擦力则是通过榫头与榫孔之间过盈配合产生的接触压力与摩擦系数所决定，其中节点摩擦系数为常数，故节点接触压力的大小直接影响榫接合节点强度，而接触压力与榫头及榫孔的变形量相互关联。因此，对榫接合节点的接触压力及变形量的测量，有助于实木榫接合木结构及木制品的结构设计。目前对榫接合节点强度的研究主要从以下几方面着手：大量学者对实木榫接合构件的力学性能进行了研究，但主要集中于对影响榫接合构件节点强度因素的研究。如配合参量对榫接合强度的影响，其实质为节点正压力对榫接合强度的影响(参考文件1：宋俞成，朱丽华，马贞，刘文金.梓木家具圆榫接合抗拉强度影响因素试验研究[J].林产工业,2014,41(03):20-23.)。榫接合形式对节点强度的影响，分别通过不同形式的榫进行构件之间的并比较其强度。(参考文件2：TANKUTA.N,TANKUTN.Theeffectsofjointforms(shape)anddimensionsonthestrengthsofmortiseandtenonjoints[J].TurkishJournalofAgricultureandForestry,2005,29(6):493–498.参考文件3：李素瑕，刘文金，孙德林.速生松木家具几种节点接合方式的强度比较研究[J].中南林业科技大学学报,2014,34(2):122–126.)。胶黏剂种类以及不同树种等因素(参考文件4：SMARDZEWSKIJ.Strengthofprofile-adhesivejoints[J].WoodScienceandTechnology,2002,36(2):173–183.参考文件5：RATNASINGAMJ,IORASF.Effectofadhesivetypeandglue-linethicknessonthefatiguestrengthofmortiseandtenonfurniturejoints[J].EuropeanJournalofWoodandWoodProducts,2013,71(6):819–821.参考文件6：SmardzewskiJ.Effectofwoodspeciesandgluetypeoncontactstressesinamortiseandtenonjoint[J].ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineersPartCJournalofMechanicalEngineeringScience,2008,222(12):2293-2299.)通过相关文献查阅，对榫接合节点接触压力及变形量并未进行深入研究，大多停留在榫接合构件的整体强度层面。上述问题是在榫接合节点接触压力及变形量的测量过程中应当予以考虑并解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种测量榫接合节点压力与变形量的测量装置解决现有技术中存在的未有对榫接合节点的接触压力及变形量的测量，不利于实木榫接合木结构及木制品的结构设计的问题。本技术的技术解决方案是：一种测量榫接合节点压力与变形量的测量装置，包括钢制底座、钢制测试件和被测试件，钢制测试件包括钢制上部、钢制下部和钢制榫头，钢制上部设有钢制上半榫孔，钢制下部设有钢制下半榫孔，钢制上半榫孔与钢制下半榫孔共同配合形成钢制榫孔，钢制榫头与钢制榫孔相适配，被测试件包括木制上部、木制下部和木制榫头，木制上部设有木制上半榫孔，木制下部设有木制下半榫孔，木制上半榫孔与木制下半榫孔共同配合形成木制榫孔，木制榫头与木制榫孔相适配，钢制上部与木制上部结构相同，钢制下部与木制下部结构相同，钢制榫头与木制榫头结构相同，钢制底座设有测试用限位槽，钢制下部或木制下部设于测试用限位槽内，且钢制下部或木制下部与测试用限位槽间隙配合。进一步地，木制榫头采用椭圆形、圆形、方形。进一步地，测试用限位槽采用方形槽，测试用限位槽设于钢制底座的顶面，钢制底座的底面采用平面。进一步地，钢制上半榫孔设于钢制上部的顶面，钢制上部的底面采用平面，钢制下半榫孔设于钢制下部的顶面，钢制下部的底面采用平面。进一步地，木制榫头的长度小于或等于木制榫孔的深度。进一步地，钢制上部与木制上部的形状与尺寸均相同，钢制下部与木制下部的形状与尺寸均相同，钢制榫头与木制榫头的形状与尺寸均相同。一种采用上述任一项所述测量榫接合节点压力与变形量的测量装置的测量方法，将被测试件的木制榫孔剖分为相同的两部分即木制上半榫孔与木制下半榫孔，并使用力学试验机通过等效替换方法进行测量；被测试件的榫接合节点的接触压力通过力学试验机输出；被测试件的榫接合节点过盈量通过力学试验机采用位移控制法进行加载并对位移进行控制，进行榫接合节点变形量的测量时，分别测量得到被测试件的木制榫头压缩状态下的刚度K1以及木制榫孔压缩状态下的刚度K2，进而被测试件的木制榫头及木制榫孔的变形量经计算得到。进一步地，进行被测试件的榫接合节点压力的测量，具体为，将被测试件的木制榫头、木制上部与木制下部放置于钢制底座的测试用限位槽中，且将木制榫头放置在木制榫孔内，通过力学试验机在被测试件的上端进行加载，即可测量得到被测试件的榫接合节点的压力。进一步地，进行榫接合节点变形量的测量，具体为：测量被测试件的木制榫头压缩状态下的刚度K1是通过力学试验机的位移进行控制，并采用木制榫头和钢制榫孔进行测量；测量后，在力学试验机输出的位移-载荷曲线的线性阶段内截取两点，并记录下位移变化量ΔU1以及载荷变化量ΔF1，则木制榫头的刚度K1的计算公式如(1)所示：K1＝ΔF1/ΔU1(1)测量被测试件的木制榫孔压缩状态下的刚度K2是通过力学试验机的位移进行控制，并采用木制榫孔和钢制榫头进行测量；测量后在力学试验机输出的位移-载荷曲线的线性阶段内截取两点，记录下位移量为ΔF2时的力学试验机输出载荷值ΔF2，则木制榫孔的刚度K2的计算公式如(2)所示：K2＝ΔF2/ΔU2(2)最后，采用木制榫头与木制榫孔进行测量，当力学实验机的位移即节点过盈量为x时，即可测量得到榫头及榫孔的接触压力值F，而此时木制榫头的变形量x1与木制榫孔的变形量x2满足式(3)与式(4)：K1x1＝K2x2(3)x＝x1+x2(4)通过式(3)与式(4)即可得到木制榫头的变形量x1：木制榫孔的变形量x2：进一步地，测量时，力学试验机采用位移控制法进行加载，即当力学试验机到达所设定的位移值时，加载立即停止；此时的位移值视为木制榫孔及木制榫头间的过盈量。本技术的有益效果是：该种测量榫接合节点压力与变形量的测量装置，结构设计合理，能够实现快速准确的榫接合节点压力与变形量的测量，且成本较低，利于使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量榫接合节点压力与变形量的测量装置，其特征在于：包括钢制底座、钢制测试件和被测试件，钢制测试件包括钢制上部、钢制下部和钢制榫头，钢制上部设有钢制上半榫孔，钢制下部设有钢制下半榫孔，钢制上半榫孔与钢制下半榫孔共同配合形成钢制榫孔，钢制榫头与钢制榫孔相适配，被测试件包括木制上部、木制下部和木制榫头，木制上部设有木制上半榫孔，木制下部设有木制下半榫孔，木制上半榫孔与木制下半榫孔共同配合形成木制榫孔，木制榫头与木制榫孔相适配，钢制上部与木制上部结构相同，钢制下部与木制下部结构相同，钢制榫头与木制榫头结构相同，钢制底座设有测试用限位槽，钢制下部或木制下部设于测试用限位槽内，且钢制下部或木制下部与测试用限位槽间隙配合。

【技术特征摘要】
1.一种测量榫接合节点压力与变形量的测量装置，其特征在于：包括钢制底座、钢制测试件和被测试件，钢制测试件包括钢制上部、钢制下部和钢制榫头，钢制上部设有钢制上半榫孔，钢制下部设有钢制下半榫孔，钢制上半榫孔与钢制下半榫孔共同配合形成钢制榫孔，钢制榫头与钢制榫孔相适配，被测试件包括木制上部、木制下部和木制榫头，木制上部设有木制上半榫孔，木制下部设有木制下半榫孔，木制上半榫孔与木制下半榫孔共同配合形成木制榫孔，木制榫头与木制榫孔相适配，钢制上部与木制上部结构相同，钢制下部与木制下部结构相同，钢制榫头与木制榫头结构相同，钢制底座设有测试用限位槽，钢制下部或木制下部设于测试用限位槽内，且钢制下部或木制下部与测试用限位槽间隙配合。2.如权利要求1所述的测量榫接合节点压力与变形量的测量装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡文刚，关惠元，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32