Furniture use safety at early design stage

• Autorzy: Majewski Adam

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.7686

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Furniture use safety at early design stage. This paper presents a virtual method of determining the usage safety of a bed frame. The aim of the study was to investigate the influence of different external loads dictated by standards on the newly designed bed structure. Furthermore, it was decided to take into consideration unusual ways of acting load. Finally, the test of dynamic load was carried out. The analysis was executed by means of Finite Element Method in Computer Aided Engineering software. Results of stress distribution and displacements were compared to previously investigated mechanical properties of the used materials, such as elastic plywood and pine wood rigidity. Based on compared data, the safe use of bed frame was determined. The numerical calculations performed proved that there are possibilities of design changes to improve user safety and/or reduce production costs while ensuring sufficient mechanical properties of the furniture. Conclusions of the analysis suggested a possibility to sub-optimize the tested solution.

PL

Bezpieczeństwo użytkowania mebla na wczesnym etapie projektowania. Zgodnie z Dyrektywą 2001/95/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 3 grudnia 2001 r. w sprawie ogólnego bezpieczeństwa produktów wymaga się, aby sposób użycia wyrobu ani on sam nie stwarzał zagrożenia dla zdrowia i życia użytkowników. Dobór materiałów na elementy mebla i sposób ich połączenia stanowią, zatem kluczowe działania w kontekście inżynierskiego projektowania mebli. Jednym z zadań wieloetapowego procesu projektowania jest kosztowne wykonywanie prototypów z materiałów docelowych. Dzięki oprogramowaniu wspierającemu projektowanie inżynierskie - CAE, można dokonać wstępnej oceny wytrzymałości konstrukcji przez numeryczne obliczenia metodą elementów skończonych. W niniejszej pracy przedstawiono wirtualne symulacje sposobu obciążenia nowej konstrukcji łóżka, podjęte już na etapie przygotowania bryły 3D. Elementy modelowano, jako wykonane z drewna sosny zwyczajnej oraz sklejki elastycznej FUMA o grubościach 5 mm i 8 mm. Wartości sił oraz punkty ich przyłożenia dobrano na podstawie odpowiednich norm. Obciążenie przykładano także do potencjalnie newralgicznych węzłów konstrukcji. Przeprowadzono ponadto symulację dynamicznego obciążenia boku łóżka. Na podstawie uzyskanych wyników ustalono, że zaproponowana konstrukcja jest bezpieczna, bowiem naprężenia w obciążanych statycznie elementach nie przekraczają 50% wytrzymałości użytego materiału. Szczyt łóżka, pomimo relatywnie dużego ugięcia, nie wykazywał tendencji do poważnych deformacji i uszkodzenia. Ostatnią część pracy poświęcono suboptymalizacji analizowanej konstrukcji łóżka.

Słowa kluczowe

EN

FEM; bed; stress; displacement; dynamic

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2019
• Tom: No. 108
• Strony: 84--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Majewski Adam

• Department of Furniture Design, Faculty of Wood Technology, Poznan University of Life Sciences

Bibliografia

• 1. BERGMAN R. ET AL., 2010: Wood Handbook, Wood as an Engineering Material.Madison, WI: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory.
• 2. GERRARD CH., 1987: The equivalent orthotropic properties of plywood. Wood SciTechnol 21: 335 – 348.
• 3. HEARMON R.F.S, 1948: Elasticity of Wood and plywood. Forest Products Research,Department of Scientific and Industrial Research. Special raport no.7 London.
• 4. OSTWALD M., 1987: Optymalizacja konstrukcji. Wydawnictwo PolitechnikiPoznańskiej. (in Polish).
• 5. SMARDZEWSKI J., 1990: Numeryczna analiza konstrukcji mebli metodą elementówskończonych. Przemysł Drzewny 41 (7): 1-5. (in Polish).
• 6. SMARDZEWSKI J., GAWROŃSKI T., 2001: FEM algorithm for chair optimization.EJPAU. Vol. 4. Issue 2.
• 7. SMARDZEWSKI J., PREKRAD S., 2002: Stress distribution in disconnected furniturejoints. EJPAU. Vol. 5. Issue 2.
• 8. SMARDZEWSKI J., GAWROŃSKI T., 2003: Gradient optimisation of skeleton furniturewith different connections. EJPAU. Vol. 6. Issue 1.
• 9. SMARDZEWSKI J., PAPUGA T., 2004: Stress distribution in angle joints of skeletonfurniture. EJPAU. Vol. 7. Issue 1.
• 10. SMARDZEWSKI J., OŻARSKA B., 2005: Rigidity of cabinet furniture with semi rigidjoints of the confirmat type. EJPAU. Vol.8. Issue 2.
• 11. SMARDZEWSKI J., 2008: Projektowanie mebli. Wydawnictwo PWRiL Poznań. (inPolish).
• 12. SMARDZEWSKI J., PREKRAT S. 2009: Optimisation of a sofa frame in the integratedCAD-CAE environment. EJPAU. Vol. 12. Issue 4.
• 13. SMARDZEWSKI J., KŁOS R., 2011: Modeling of joint substitutive rigidity of boardelements. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW. Forestry and WoodTechnology No 73, 2011: 7-15.