实木家具以其独特的自然属性在家具市场中占有重要地位。木材的自然机制除了造型美观、功能满意外,还迎合了人们回归自然的消费心理。然而,实木家具需要消耗大量珍贵的森林资源(特别是硬木树种),这限制了行业的发展,也导致了行业的混乱。
实木家具广泛使用硬木的一个重要原因是硬木构件可以提供足够的强度来保证实木家具的耐久性。从另一个角度来看,如果实木家具构件的承载力能够准确计算,构件的尺寸就能得到有效的控制,从而达到节约木材资源的目的。
在实木家具中,由于产品的形状、结构和功能不同,家具构件也有不同的形式,一般可分为三类,即直立、水平齿轮和斜支撑。它们可能同时受到不同方向的力的影响,但最终可以分解为水平和垂直方向的力。事实上,对实木家具构件有影响的力主要包括平滑压力、水平压力和弯曲应力。
实木家具构件的压力(即与木纤维同向)非常常见,如腿、柱等直立构件,都受到压力的影响。家具通常不会承受特别大的压力,所以直立构件的强度应该足够。在确定家具构件的尺寸时,基本上只需要从审美的角度来考虑。
实木家具中的许多水平构件都受到水平线(垂直于木纤维)的压力。在显微结构下,木材由管状细胞组成。当受到水平线压力时,这些细胞将被压扁,因此木材的水平线压力强度不如水平线压力强度好。这就是为什么家具水平构件的尺寸稍大一些的原因。
实木家具构件的弯曲应力更为复杂。简单地说,当家具构件受到垂直于木纤维的外力时,就会产生弯曲变形,如家具的水平方形、搁板等,就会受到缓慢的静压。如果构件的强度不够,一段时间后就会发生明显的变形。外力消失后可以恢复短时间和少量的变形,但塑性变形后很难恢复。
影响实木家具构件承载力的因素主要有以下因素:
1、木结构。由于木材是自然生长的,会有不同程度的缺陷,如斜纹、涡纹、疤痕、虫眼等,会影响其承载能力。同时,不同的树种和早晚材料的密度也会影响部件的强度。因此,在选择材料时,可以尝试选择缺陷少、密度高、弹性模量大的木材;
2.木材含水量。一般来说,木材含水量高的家具构件的强度低于含水量低的构件。这是因为当木材受到压力应力时,木纤维之间的胶束在水的作用下软化,降低了木材中的摩擦系数,使木纤维更容易移动,从而降低了木纤维的强度。将木材干燥到构件的强度,还可以减少后期的变形;
3、组装方法。实木家具中的许多木材部分都是矩形的,比如椅子的水平齿轮。组装时,是选择水平组装还是垂直组装,主要取决于它来自哪个方向。在不影响美观和功能的前提下,尽可能采用垂直组装,减少水平齿轮的跨度,将有利于提高实木家具的强度。
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