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摘要：为了得出椅子的各部分受力变形情况，优化椅子的结构。本文使用solidworks软件进行建模，使用ANSYS 软件对模型进行静力学分析。通过建立椅子模型，在椅子面上加载相应的力载荷，按照实际情况对椅子脚施加约束，进行静力学分析，进而分析力对椅子影响。通过分析椅子的变形图，应变图与应力图得出相应的结论。椅子板面主要是板面中心那一块受到的应力大，变形也大。除此之外，便是四条椅子腿，而对于加强板而言，其受力不大， 应变小。

关键词：椅子;ANSYS;静力学分析

1 引言

椅子是对人们活动起辅助作用的工具，首先必须能够承受人们活动带来的各种力量和冲击。设计师在设计初期就应该考虑到椅子对外部冲击的承受力，否则就不能充分体现椅子的实用功能。因此设计师应在充分了解椅子构造的基础上进行设计，以达到既美观又实用的目的。下面以常见椅子为例分析其受力变形情况，从而对其进行结构优化。 本文利用 ANSYS 有限元分析软件对椅子进行强度和变形分析，找出结构最易破坏的地方。材料选择为木材，材料的弹性模量为 E =1.5 x10^5 MPa ，泊松比为 0.3，板凳的几何模型如图1所示。

2 板凳的分析步骤

2.1  ANSYS 软件简介

ANSYS主要分析类型有以下几个：

1.结构静力分析

用来求解外载荷引起的位移、应力和力。

2.结构动力学分析

结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。

3.结构非线性分析

结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。

4.动力学分析

ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。

5.热分析

程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。

6.电磁场分析

主要用于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。

7.流体动力学分析

ANSYS流体单元能进行流体动力学分析，分析类型可以为瞬态或稳态。

8.声场分析

程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播，或分析浸在流体中的固体结构的动态特性。

9.压电分析

用于分析二维或三维结构对AC（交流）、DC（直流）或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。

本文使用ANSYS软件对椅子进行静力学分析。

ANSYS中有两种建立有限元模型的方法：实体建模和直接生成。

2.2  分析步骤

1.启动Workbench 2022 R1，点击组件系统菜单下的几何结构窗口。

2.把图形导入到ansys中：步骤为组件系统>几何结构> 导入几何结构>浏览。

3.定义材料属性：选用合适的材料，输入属性参数弹性模量E =1.5 x10^5 MPa 和泊松比为0.3。

4.静态结构>右击设置 >进行更新模型材料。

5.进入分析界面：把分析系统模块中的静态结构拖到几何结构中，然后在选择几何结构> 模型。

6.划分网格：步骤为网格>生成网格，控制椅子主导，然后椅子比较规整，比较方正，所以网格类型选择六面体主导，然后网格划分为5mm从而将部件全部网格化。

7.施加力：对下地板施加约束，进而给板面施加一个10000N的力，然后给椅子靠背施加两个400N的力观察其变形情况。

8.求解椅子的变形图和应力应变图。如图2所示。

经过分析可以得到上面三张图。通过这三张图可以看出， 椅子板面主要是板面中心那一块受到的应力大，变形也大，再就是椅子靠背部分与椅子面连接处，除此之外，便是四条板凳腿;而对于加强板而言，其受力不大。说明该椅子结构设计方面做的不足，还需要进一步优化。

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