緒論

1.1

課題來(lái)源及依據(jù)

實(shí)木家具自然質(zhì)樸、色澤溫潤(rùn)、觸感舒適，一直是消費(fèi)者追求的重點(diǎn)。然而長(zhǎng)期的亂砍亂伐造成的生態(tài)環(huán)境惡劣以及各國(guó)出臺(tái)的限制木材砍伐的政策，使得可用于加工實(shí)木家具的天然林越來(lái)越少。在保護(hù)提高家具木材利用率的同時(shí)，只有通過(guò)使用速生材或用軟木代替硬木才能緩解家具市場(chǎng)木材資源供求不平衡的問(wèn)題。

實(shí)木拼板在家具用材中的使用隨著保護(hù)森林資源意識(shí)的重視和生產(chǎn)方式的變化越來(lái)越廣泛，使用實(shí)木拼板可以避免木材各向異性的缺陷，有節(jié)約森林資源，提高木材利用率等益處。

銀錠榫是燕尾榫木構(gòu)件的一種形式，主要作用是拼合板材和修復(fù)木構(gòu)件，也在建筑和橋梁領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，用于板材拼合時(shí)，基材不同的紋理方向以及榫卯間不同的配合關(guān)系都會(huì)影響拼板的力學(xué)性能與質(zhì)量。尋找到最優(yōu)的搭配有助于提升拼板的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，提高家具的承重力與耐久性，同時(shí)提升相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)效益。

1.2

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.2.1

基材樹種及力學(xué)性能研究

本實(shí)驗(yàn)基材選擇楊木，所以首先需要調(diào)查楊木本身的相關(guān)力學(xué)性能，對(duì)于此方面的研究主要有以下幾個(gè)方面。

《13種楊樹木材物理力學(xué)性質(zhì)的研究》[1],研究者通過(guò)選擇山東省栽植面積大、速生性較好的I-

69楊等10種黑楊的9年生試材、易縣毛白楊等3種白楊的13年生試材總共13個(gè)楊樹品種為試驗(yàn)主體,在西倉(cāng)村試驗(yàn)林各自砍伐五株符合要求的木材,研究全樹木材心材率、生材含水率,分心邊材、各個(gè)樹高位置測(cè)試木材密度、氣干密度,從生材干燥到含水率是12%時(shí)的干縮率、順紋抗壓強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度等相關(guān)指標(biāo)結(jié)果。通過(guò)分析心邊材、各個(gè)樹高位置、株間變動(dòng)情況等數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)比各類木材性質(zhì)的不同點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，13種楊樹全樹木材心材率在14.6%

～

34.1%

之間，生材含水率在86.2%

～

148.5%

之間，由生材干燥至含水率為12%

所產(chǎn)生的干縮率在8.66%

～

11.96%

之間，氣干密度屬低類或很低類，強(qiáng)度屬弱類，硬度屬軟類或甚軟類，沖擊韌性中等；黑楊心材顏色深、心邊材性質(zhì)差異大，白楊心材顏色淡，心邊材性質(zhì)差異??；品種間木材物理力學(xué)性質(zhì)差異較大，按其主要特點(diǎn)可將13個(gè)品種的木材分為4類。

《關(guān)于楊樹木材的物理力學(xué)性質(zhì)分析》[2]，研究者為了讓不同種植環(huán)境中種植的楊樹木材都能尋找到最合適的使用場(chǎng)合，需要對(duì)具體木材材性開展整體分析。利用對(duì)多種密度林分中種植的無(wú)性系楊樹進(jìn)行干縮、壓縮與抗彎等眾多物理力學(xué)屬性的分析，主要目標(biāo)是尋找種植密度和楊樹木材材性間的關(guān)系，為造林設(shè)計(jì)與科學(xué)使用楊樹尋找良好的理論基礎(chǔ)。最終結(jié)論指出I-

63楊與I-

69楊與強(qiáng)度類似,I-

214楊強(qiáng)度不高。I-

69楊具備良好的彎曲韌性，因此可以當(dāng)做曲木家具的原料。無(wú)性系和株行距與各力學(xué)強(qiáng)度的差異也表現(xiàn)出不同點(diǎn)，不同項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)中，三種楊樹在株行距為4×4

m時(shí)最高，所以在確定造林密度與挑選無(wú)性系時(shí)需要依照不同現(xiàn)實(shí)培育需求進(jìn)行科學(xué)設(shè)定，在開展成分研究之后可知，木材物理力學(xué)屬性的第一主成分是強(qiáng)度，第二則是干縮；根據(jù)多元回歸結(jié)論我們就可以知道，影響木材順紋抗拉強(qiáng)度的現(xiàn)實(shí)條件是實(shí)際密度和纖維長(zhǎng)度。依照半徑方向，六七年是楊樹從成長(zhǎng)發(fā)展以及成熟的重要時(shí)期，抗拉強(qiáng)度、纖絲角、密度、纖維長(zhǎng)度等指標(biāo)都能當(dāng)做判定木材成熟期的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2

配合方式及精度對(duì)力學(xué)性能的影響

《梓木T型直角榫接合強(qiáng)度研究》[3]，通過(guò)對(duì)梓木T型直角榫的接合強(qiáng)度開展分析，重點(diǎn)被劃分成五方面：榫頭寬度、厚度和榫眼的配合參量對(duì)抗拔強(qiáng)度力學(xué)性能的作用；榫頭長(zhǎng)度對(duì)抗拔強(qiáng)度的作用；榫肩尺寸對(duì)結(jié)點(diǎn)特性作用；榫頭寬度對(duì)榫接合結(jié)點(diǎn)特性作用的分析。最終結(jié)論指出在榫頭寬度和榫眼長(zhǎng)度的配合量為時(shí)，抗拔極限力進(jìn)入巔峰，平均值是5815.1

N。試件極限抗拔力和榫頭寬度配合參量?jī)烧呔唧w關(guān)系就是y

=

-2395.9

x

+

2137.6

x

+

5109.2。在榫頭厚度和榫眼寬度的配合參量為時(shí)，抗拔極限力達(dá)到巔峰，平均值是3473.2

N。試件極限抗拔力和榫頭寬度配合參量?jī)烧哧P(guān)系就是y

=

-7597.6

x

+

2310.3

x

+

2781.9。梓木直角榫的抗拔強(qiáng)度伴隨榫頭長(zhǎng)度變長(zhǎng)而變大，伴隨榫肩距增加，其抗彎水平不斷提升，兩者之間表現(xiàn)出穩(wěn)定的線性關(guān)系。在榫肩影響下，直角榫的破壞彎矩伴隨榫頭寬度增加而提高，兩者之間也表現(xiàn)出二次多項(xiàng)式關(guān)系。

《松木橢圓榫接合力學(xué)性能研究》[4]，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)松木橢圓型榫的接合功能開展分析。主要包含榫頭厚度和榫眼寬度的配合對(duì)抗拔強(qiáng)度的作用，根據(jù)木材橫向壓縮極限量的榫頭寬度和榫眼長(zhǎng)度之間的配合量分析榫頭長(zhǎng)度對(duì)抗拔強(qiáng)度的作用，研究榫頭寬度和榫眼長(zhǎng)度的配合對(duì)抗拔強(qiáng)度的作用。T

型與

L

型連接時(shí),在榫頭厚度和榫眼寬度的配合量在時(shí)，抗拔極限力為巔峰，平均值是33823.54

N，當(dāng)前試件開始裝配時(shí)沒(méi)有開裂問(wèn)題,因此可以判定上述配合量下可以得到最高強(qiáng)度。在配合量不低于時(shí)，裝配之后樣眼出現(xiàn)膨脹問(wèn)題或無(wú)法裝置,所以真實(shí)加工榫厚最好低于0.4

mm。不管是什么樣式的紋理，極限壓縮量全部伴隨試件寬度變化而變化，此外徑向紋理的極限壓縮量也會(huì)跟隨寬度變化而出現(xiàn)改變，的近似直線斜率更小。假如榫頭長(zhǎng)度變長(zhǎng)，此抗拔強(qiáng)度也會(huì)按照相應(yīng)斜率變大，一直到榫頭長(zhǎng)度達(dá)到之后，保持相應(yīng)的穩(wěn)定。分體榫榫頭寬度和榫眼長(zhǎng)度的配合量c在0.5

mm左右的時(shí)候，分體歲接合抗拔極限力最高，平均值大概是5700

N，當(dāng)前測(cè)件在安裝時(shí)沒(méi)有開裂問(wèn)題，因此可以指出上述配合量下榫結(jié)合達(dá)到最高強(qiáng)度。在c不低于0.8

mm的時(shí)候，極限抗拔力持續(xù)變低，出現(xiàn)少數(shù)試件安裝出現(xiàn)開裂問(wèn)題。在c是1.2

mm，試件在安裝的時(shí)候都出現(xiàn)開裂問(wèn)題。因此

c

需要低于相同寬度的整體榫的榫頭寬度和榫眼長(zhǎng)度配合量。

1.2.3

銀錠榫力學(xué)性能研究

因?yàn)橹挥薪ㄖ驑蛄侯I(lǐng)域有較多的對(duì)燕尾榫節(jié)點(diǎn)的性能研究，故參考了《拔榫狀態(tài)下古建筑燕尾榫節(jié)點(diǎn)性能試驗(yàn)研究》[5]，該研究按照《清式營(yíng)造則例》大式建筑的尺寸，建立了縮尺比為1:2的四個(gè)不同拔榫程度的單間一榀燕尾榫構(gòu)架模型，通過(guò)對(duì)其豎向加載試驗(yàn)，得出了節(jié)點(diǎn)主要破壞形式、跨中

F－f

曲線，結(jié)合理論并分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，首次提出了靜力作用下跨中荷載與撓度的變剛度線彈性力學(xué)模型。最終得出的結(jié)果為：荷載影響下，燕尾榫節(jié)點(diǎn)底面出現(xiàn)橫紋受壓，出現(xiàn)一定應(yīng)力、應(yīng)變，最后隨榫頭底部壓縮在節(jié)點(diǎn)處依照額枋長(zhǎng)度方向受到破壞。假如此節(jié)點(diǎn)初始拔榫量高，極限荷載時(shí)榫頭底部壓縮變形、榫額底部寬度也會(huì)變大，此時(shí)拔榫量變低。此時(shí)值得關(guān)注的是，在彈性時(shí)期完結(jié)的時(shí)候豎向荷載值變低；在屈服時(shí)期，結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出顯著的拔榫特點(diǎn)，在同等豎向荷載下，初始拔榫量高，形成的跨中撓度高。木結(jié)構(gòu)燕尾榫節(jié)點(diǎn)在豎向靜力影響下跨中荷載

F

和撓度

f就能利用變剛度線彈性力學(xué)模型－雙折線模型來(lái)表達(dá)。

1.3課題研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新

1.3.1課題研究?jī)?nèi)容

國(guó)內(nèi)外對(duì)于銀錠榫的相關(guān)研究較少，國(guó)內(nèi)僅有對(duì)銀錠榫的歷史相關(guān)的介紹，如尹一梅的《談<淳化閣帖>“銀錠紋”問(wèn)題》一文中對(duì)銀錠榫的用材、使用方式、常用部位等進(jìn)行了詳細(xì)地介紹。而國(guó)內(nèi)對(duì)于燕尾榫節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的研究大多在建筑橋梁領(lǐng)域，家具上并沒(méi)有非常詳盡的實(shí)驗(yàn)研究。本課題基于此在以下幾個(gè)內(nèi)容方面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究：

1）探索不同因素對(duì)銀錠榫拼合板材力學(xué)性能的影響差異；

2）找出影響最大的影響因素范圍；

3）總結(jié)出銀錠榫拼合板材的各因素最佳搭配和具體參數(shù)。

1.3.2課題創(chuàng)新

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于銀錠榫或燕尾榫結(jié)構(gòu)的研究比較少，并且大多數(shù)是在建筑或橋梁領(lǐng)域，榫結(jié)構(gòu)的材料也多為金屬或石質(zhì)，基材為木質(zhì)的也非常少，本實(shí)驗(yàn)將銀錠榫結(jié)構(gòu)用于木板拼合，探索不同因素單獨(dú)或共同對(duì)榫節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能，主要是抗拔力的影響，將傳統(tǒng)常規(guī)木質(zhì)榫卯結(jié)構(gòu)試驗(yàn)思路創(chuàng)新運(yùn)用到銀錠榫結(jié)合上，以求在木板拼合領(lǐng)域探索出更加高效優(yōu)秀的拼合方式，是研究思路上的創(chuàng)新。

1.4研究方法

（1）

文獻(xiàn)研究法

此方式表示籌集、分辨、匯總資料，且利用對(duì)資料的分析最終得出合理認(rèn)知結(jié)果的方式。也是歷史悠久且具備發(fā)展前景的重要科學(xué)分析方式。

（2）單因素試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)中只存在一個(gè)變化的因素，另外因素維持穩(wěn)定，利用只查看變化因素來(lái)確定整體實(shí)驗(yàn)中該因素的具體作用及影響。為正交試驗(yàn)做準(zhǔn)備，以提供一個(gè)合理的數(shù)據(jù)范圍。

實(shí)驗(yàn)因素：①基材紋理：順紋、橫紋、縱向；

②配合關(guān)系：過(guò)盈、過(guò)渡、間隙：設(shè)榫長(zhǎng)度與榫眼的配合量為a（a為正、零、負(fù)分別表示過(guò)盈、過(guò)渡、間隙配合），a的取值為-0.2、-0.1、0、0.1、0.2、0.3、0.4mm；

③銀錠榫與木材的接觸面積：榫長(zhǎng)度和寬度不變，厚度變化。

（3）正交試驗(yàn)

依照正交性從單因素全面實(shí)驗(yàn)中選擇出少數(shù)具備典型性的點(diǎn)開展測(cè)試，上述具備典型性的點(diǎn)表現(xiàn)出分布勻稱，規(guī)整對(duì)比的特征，也是科學(xué)、高速、便捷的重要實(shí)驗(yàn)方式。

本實(shí)驗(yàn)就是挑選單因素測(cè)試中三個(gè)因素的三水平，開展完整的科學(xué)測(cè)試，按數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，得出結(jié)論。

1.5技術(shù)路線

確定課題

↓

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀--------------------------研究目的與意義

↓

單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

↓

實(shí)驗(yàn)材料制備

↓

實(shí)驗(yàn)操作

↓

分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出最佳參數(shù)

↓

銀錠榫最佳參數(shù)確定

↓

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

↓

實(shí)驗(yàn)材料制備

↓

實(shí)驗(yàn)操作

↓

分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

得出最后結(jié)論

銀錠榫節(jié)點(diǎn)抗拔強(qiáng)度單因素分析

2.1

實(shí)驗(yàn)材料與試件制備

2.1.1

實(shí)驗(yàn)材料

（1）接合構(gòu)件材料：楊木方材，氣干密度0.402g/cm3,含水率9.15%左右；

（2）榫頭材料：購(gòu)制塑料銀錠榫，尺寸為9×13×25mm；

2.1.2

試件制備

用平刨床、壓刨床、精密圓鋸機(jī)制作試件規(guī)格材，用手工加工燕尾形榫眼，截取規(guī)則遵照

GB/T1929-2009《木材物理力學(xué)試材鋸解及試樣截取方法》。

將楊木板材，通過(guò)平刨床加工出基準(zhǔn)面，壓刨床加工出相對(duì)面，形成斷面尺寸分別為30mm×15mm、30mm×20mm、30mm×25mm的楊木方材。再用精密圓鋸機(jī)，將楊木方材截成長(zhǎng)度為60mm的試件坯料。

在楊木試件坯料截?cái)喑蓛蓚€(gè)長(zhǎng)度為30mm的試件，再手工加工出如圖2.1所示的燕尾形榫眼。

銀錠形榫眼的大小見(jiàn)2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

圖2.1

加工有銀錠形榫眼的楊木試件

圖2.2

力學(xué)性能待測(cè)試件

2.2

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

如圖2.3所示，手工加工出尺寸為9×?A×?B

mm的榫眼，其中，?A為榫眼深度，取不同配合量-0.2、-0.1、0、0.1、0.2mm；?B為榫眼厚度，根據(jù)不同試件厚度分別取15、20、25mm。

圖2.3

銀錠榫榫眼的尺寸

表2.1、2.2、2.3分別為理想狀況下單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)表頭，測(cè)定每個(gè)因素時(shí)其他兩個(gè)因素均保持不變。

表2.1

基材紋理方向?qū)?jié)點(diǎn)性能的影響

單位：mm

基材紋理方向

順紋

橫紋

縱向

試件1

試件2

試件3

試件4

試件5

平均值

最大值

最小值

正偏差

負(fù)偏差

表2.2

配合量對(duì)節(jié)點(diǎn)性能的影響

單位：mm

配合量

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

試件1

試件2

試件3

試件4

試件5

平均值

最大值

最小值

正偏差

負(fù)偏差

表2.3

試件厚度（接觸面積）對(duì)節(jié)點(diǎn)性能的影響

單位：mm

試件厚度

試件1

試件2

試件3

試件4

試件5

平均值

最大值

最小值

正偏差

負(fù)偏差

但實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，由于銀錠榫眼需要手工找?guī)煾甸_，筆者自己能力有限，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室也沒(méi)有匹配的刀具，單個(gè)試件制備的成本就很高，若要完成單因素全面實(shí)驗(yàn)，需要準(zhǔn)備大量的試件，經(jīng)濟(jì)條件不允許。和導(dǎo)師討論之后決定，單因素試驗(yàn)只作為預(yù)想試驗(yàn)，并不實(shí)際操作，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際條件，將每個(gè)因素確定出三個(gè)合理的因素?cái)?shù)據(jù)，作為后面正交試驗(yàn)的因素條件。

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

因條件限制，單因素試驗(yàn)并沒(méi)有真正使用試件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，而是根據(jù)實(shí)際條件和試件情況預(yù)估出每個(gè)因素的三個(gè)水平。

（1）基材紋理方向：順紋、橫紋、縱向，即試件選擇徑切面、弦切面和橫切面；

（2）配合關(guān)系/mm：

因榫槽需要手工開，具有一定誤差，銀錠榫本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了配合關(guān)系差值過(guò)大沒(méi)有意義，故最后確定三個(gè)水平為-0.1、0、0.1；

（3）銀錠榫與木材的接觸面積：因銀錠榫尺寸不可改變，改變?cè)嚰穸龋瑥亩淖兘佑|面積，根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件選定三個(gè)厚度分別為15、20、25，單位為mm。

2.4

本章小結(jié)

本章對(duì)楊木接合點(diǎn)銀錠榫的結(jié)合點(diǎn)抗拔力的研究，通過(guò)改變接合處的配合參數(shù)，主要研究結(jié)果如下：

楊木榫眼試件，塑料銀錠榫試件，通過(guò)配合的試驗(yàn)得出，正交試驗(yàn)的因素水平對(duì)照表，如下表2.4。

表2.4

因素水平對(duì)照表

單位：mm

水平

A（試件紋理方向）

B（試件厚度）

C（配合量）

徑切面

-0.1

弦切面

0

橫切面

0.1

銀錠榫節(jié)點(diǎn)抗拔強(qiáng)度正交試驗(yàn)分析

3.1

實(shí)驗(yàn)材料與試件制備

3.1.1實(shí)驗(yàn)材料

（1）接合構(gòu)件材料：楊木方材，氣干密度0.402g/cm3,含水率9.15%左右；

（2）榫頭材料：購(gòu)制塑料銀錠榫，尺寸為9×13×25mm；

3.1.2試件制備

用平刨床、壓刨床、精密圓鋸機(jī)制作試件規(guī)格材，用手工加工燕尾形榫眼，截取規(guī)則遵照

GB/T1929-2009《木材物理力學(xué)試材鋸解及試樣截取方法》。

將楊木板材，通過(guò)平刨床加工出基準(zhǔn)面，壓刨床加工出相對(duì)面，形成斷面尺寸分別為30mm×15mm、30mm×20mm、30mm×25mm的楊木方材。再用精密圓鋸機(jī)，將楊木方材截成長(zhǎng)度為60mm的試件坯料。

在楊木試件坯料截?cái)喑蓛蓚€(gè)長(zhǎng)度為30mm的試件，再手工加工出如圖2.1所示的燕尾形榫眼。

銀錠形榫眼的大小見(jiàn)3.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

圖3.1

加工有銀錠形榫眼的楊木試件

圖3.2

力學(xué)性能待測(cè)試件

3.2

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

如圖3.3所示，手工加工出尺寸為9×?A×?B

mm的榫眼，其中，?A為榫眼深度，取不同配合量-0.1、0、0.1mm；?B為榫眼厚度，根據(jù)不同試件厚度分別取15、20、25mm。

圖3.3

分體式榫眼的尺寸

將榫眼試件和榫頭試件組裝，然后在萬(wàn)能力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行抗拔實(shí)驗(yàn)。

如圖3.4所示，用萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測(cè)量榫接合的抗拔強(qiáng)度，加載速度為：10mm/min。

圖3.4

萬(wàn)能力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)裝夾圖

3.3

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

表3.1

L9（34）擬水平正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

編號(hào)

Ⅰ楊木紋理方向

Ⅱ試件厚度（mm）

Ⅲ配合量（mm）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果（抗拔力，單位：N）

956.43

936.56

898.59

749.84

932.34

1403.59

552.19

967.66

951.09

KⅠj

2791.58

2258.46

3327.68

KⅡj

3085.77

2836.56

2637.49

KⅢj

2470.94

3253.27

2383.12

ˉKⅠj

930.53

752.82

1109.23

ˉKⅡj

1028.59

945.52

879.16

ˉKⅢj

823.65

1084.42

794.37

Rj

204.94

331.60

314.85

表3.2

方差分析表

因變量:抗拔力/N

源

III

型平方和

df

均方

F

Sig.校正模型

388680.695a

64780.116

9.029

.103

截距

7743795.887

7743795.887

1079.353

.001

A

63043.595

31521.797

4.394

.185

B

166390.115

83195.057

11.596

.079

C

159246.986

79623.493

11.098

.083

誤差

14348.958

7174.479

總計(jì)

8146825.540

校正的總計(jì)

403029.653

a.R

方

=

.964（調(diào)整

R

方

=

.858）

對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀分析，分別對(duì)每次實(shí)驗(yàn)各因素的三個(gè)水平實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別求和，再分別求出各因素各水平實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值，再分別求出各因素的平均值的差值，根據(jù)極差數(shù)Rj的大小可以判斷出，對(duì)銀錠榫節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能，即本實(shí)驗(yàn)研究的抗拔力影響最大的因素是試件的厚度，也就是銀錠榫和基材的接觸面積，影響最小的是試件的紋理方向。即銀錠榫和基材的接觸面積是影響銀錠榫節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能（抗拔力）的主要因素。

對(duì)單個(gè)因素進(jìn)行分析：

（1）

弦切面抗拔力最強(qiáng)，徑切面次之，橫切面最弱，所以最佳紋理方向是弦切面。

（2）

本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，試件越厚，接觸面積越大，抗拔強(qiáng)度越強(qiáng)，力學(xué)性能越好。

（3）

本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，配合越緊密，抗拔強(qiáng)度越強(qiáng)，力學(xué)性能越好。

圖3.5

試件紋理方向?qū)拱瘟Φ挠绊?/p>

圖3.6

試件厚度（接觸面積）對(duì)抗拔力的影響

圖3.7

配合量對(duì)抗拔力的影響

3.4本章小結(jié)

本章對(duì)楊木接合點(diǎn)銀錠榫的結(jié)合點(diǎn)抗拔強(qiáng)度的研究，通過(guò)設(shè)計(jì)三因素三水平的正交試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，主要研究結(jié)果如下：

（1）本實(shí)驗(yàn)研究的抗拔力影響最大的因素是試件的厚度，也就是銀錠榫和基材的接觸面積，影響最小的是試件的紋理方向。即銀錠榫和基材的接觸面積是影響銀錠榫節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能（抗拔力）的主要因素。

（2）對(duì)單個(gè)因素進(jìn)行分析可得，弦切面抗拔力最強(qiáng)，徑切面次之，橫切面最弱，所以最佳紋理方向是弦切面。本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，試件越厚，接觸面積越大，抗拔強(qiáng)度越強(qiáng)，力學(xué)性能越好。本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，配合越緊密，抗拔強(qiáng)度越強(qiáng)，力學(xué)性能越好。

（3）通過(guò)對(duì)平均值的比較，為達(dá)到最優(yōu)的力學(xué)性能，及最大抗拔力，得出本實(shí)驗(yàn)中最優(yōu)組合搭配為基材紋理方向?yàn)橄仪忻?，試件厚度?5

mm，配合關(guān)系為過(guò)盈配合0.1

mm，即在一定范圍內(nèi)，弦切面情況下，接觸面積越大，配合越緊密，銀錠榫節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能越好。

研究結(jié)論與展望

4.1研究結(jié)論

本論文以楊木為基材，銀錠榫為載體，探討楊木紋理方向、銀錠榫與試件接觸面積、以及銀錠榫與試件過(guò)盈量對(duì)楊木實(shí)木構(gòu)件接合抗拔強(qiáng)度的影響，并通過(guò)正交試驗(yàn)研究楊木紋理方向、銀錠榫與試件接觸面積、以及銀錠榫與試件過(guò)盈量對(duì)楊木實(shí)木構(gòu)件接合抗拔強(qiáng)度的影響，優(yōu)化銀錠榫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)果表明：

（1）隨著銀錠榫與試件的接觸面積增加，試件抗拔強(qiáng)度增強(qiáng)。當(dāng)顯著性

α=0.05

時(shí)，試件厚度為

15mm、20mm、25mm，三者相互之間影響顯著。試件厚度為25mm時(shí)，試件抗拔強(qiáng)度最大

（2）銀錠榫與試件的配合量對(duì)試件抗拔強(qiáng)度影響顯著。當(dāng)顯著性

α=0.05

時(shí)，配合量為-0.1、0、0.1

三者抗拔強(qiáng)度均數(shù)差異顯著。過(guò)盈配合量為

0.1mm

時(shí)，可獲得較好的接合效果。

（3）正交試驗(yàn)表明，楊木試件的木材紋理方向?qū)υ嚰拱螐?qiáng)度影響顯著，當(dāng)基材紋理方向?yàn)橄仪忻?、試件厚度?5mm、配合參數(shù)為

-0.1mm

時(shí)，試件可獲得最佳抗拔強(qiáng)度。

4.2

研究展望

銀錠榫在實(shí)木拼板中的運(yùn)用并不是非常廣泛，大多數(shù)榫卯結(jié)合的實(shí)木拼板也都是在板件的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，銀錠榫作為一種可以單獨(dú)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)件，如果能夠大規(guī)模使用在家具拼板中，無(wú)疑是對(duì)實(shí)木家具生產(chǎn)有極大的幫助。

本實(shí)驗(yàn)因?yàn)槭艿綏l件的限制，只進(jìn)行了三個(gè)因素方面的實(shí)驗(yàn)，銀錠榫因?yàn)楸旧斫Y(jié)構(gòu)的特殊性，受到很多條件的影響，所以對(duì)于銀錠榫節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能仍有很多方面可以進(jìn)行研究和探索。本論文采取的是單因素的研究方法，在排除了其他影響因素的情況下，只研究拼板處采用銀錠榫頭后對(duì)強(qiáng)度的影響，而對(duì)于接合點(diǎn)是否涂膠、對(duì)密度、含水率等性能的影響，還需要進(jìn)行更深一步的實(shí)驗(yàn)探索。

本實(shí)驗(yàn)研究的是實(shí)木拼板中銀錠榫的使用，在實(shí)際生產(chǎn)中，銀錠榫也可以用于結(jié)構(gòu)件的連接，如T型結(jié)構(gòu)件和L型結(jié)構(gòu)件的連接等，對(duì)于這些方面的應(yīng)用也需要大量的實(shí)驗(yàn)，找到最優(yōu)的因素范圍，從而大規(guī)模推廣到實(shí)際生產(chǎn)中，以解決木材資源短缺的問(wèn)題。

本文進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明銀錠榫用于實(shí)木板件拼合是可行的，而將銀錠榫結(jié)構(gòu)大規(guī)模用于現(xiàn)代化信息化實(shí)木家具生產(chǎn)仍有很多的問(wèn)題值得分析，希望在未來(lái)的學(xué)習(xí)中可以深入對(duì)相關(guān)問(wèn)題開展分析，從而真正實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代化生產(chǎn)的完美結(jié)合。

結(jié)論

最終，本文在本實(shí)驗(yàn)條件下得出，對(duì)銀錠榫節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能，主要是抗拔力影響最大的因素是試件的厚度，及代表著銀錠榫和基材的接觸面積，影響最小的是試件的紋理方向。即銀錠榫和基材的接觸面積是影響銀錠榫節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能（抗拔力）的主要因素。

通過(guò)對(duì)平均值的比較，為達(dá)到最優(yōu)的力學(xué)性能，及最大抗拔力，得出本實(shí)驗(yàn)中最優(yōu)組合搭配為基材紋理方向?yàn)橄仪忻妫嚰穸葹?5

mm，配合關(guān)系為過(guò)盈配合0.1

mm，即在一定范圍內(nèi)，弦切面情況下，接觸面積越大，配合越緊密，銀錠榫節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能越好。