| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شماره‌ها | 3,268 |
| تعداد مقالات | 36,109 |
| تعداد مشاهده مقاله | 55,507,007 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 94,400,796 |
بررسی اثر نوع اتصال و ضخامت تخته بر نیروی گسیختگی اتصالات گوشه‌ای چوب نراد | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقاله 6، دوره 41، شماره 3 - شماره پیاپی 96، مهر 1405، صفحه 261-274 اصل مقاله (667.23 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2026.373382.1843 | ||
| نویسندگان | ||
| علیرضا میرحسن نیا سرابی1؛ مرتضی ناظریان2؛ سیما سپهوند* 2؛ سپیده حامدی3 | ||
| 1گروه سامانه‌های زیستی، دانشکده فناوری‌های نوین و مهندسی هوافضا، پردیس زیراب، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، ایران. | ||
| 2گروه سامانه‌های زیستی، دانشکده فناوری‌های نوین و مهندسی هوافضا، پردیس زیراب، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، ایران | ||
| 3گروه پالایش زیستی، دانشکده فناوری‌های نوین و مهندسی هوافضا، پردیس زیراب، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، ایران. | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: اتصالات گوشه از مهم‌ترین اجزای سازه‌ها و محصولات چوبی به شمار می‌روند و نقش تعیین‌کننده‌ای در انتقال نیرو، پایداری و دوام سازه دارند. عملکرد مکانیکی این اتصالات تحت تأثیر عوامل متعددی ازجمله نوع اتصال، ضخامت قطعات، گونه چوب و کیفیت چسبندگی قرار دارد. انتخاب نامناسب نوع اتصال یا ضخامت قطعات می‌تواند موجب تمرکز تنش، کاهش مقاومت، افزایش تغییرشکل و درنهایت گسیختگی زودهنگام سازه شود. باوجود استفاده گسترده از انواع اتصالات سنتی و مهندسی‌شده در صنایع چوب و مبلمان، پژوهش و اطلاعات آزمایشگاهی جامعی درباره اثر هم‌زمان نوع اتصال و ضخامت قطعات بر نیروی گسیختگی اتصالات گوشه، به‌ویژه در چوب نراد، در دسترس نیست. ازاین‌رو، پژوهش حاضر باهدف بررسی اثر نوع اتصال و ضخامت تخته بر نیروی گسیختگی اتصالات گوشه ساخته‌شده از چوب نراد انجام شد تا مناسب‌ترین ترکیب ازنظر عملکرد مکانیکی شناسایی شود و زمینه‌ای برای بهبود طراحی و افزایش ایمنی سازه‌های چوبی فراهم آید. مواد و روش‌ها: در این پژوهش، از چوب طبیعی نراد به‌عنوان ماده اولیه استفاده شد. پنج نوع اتصال شامل قلیف، کام و زبانه، دوبل، نیم‌ونیم و دم‌چلچله مورد بررسی قرار گرفتند. تخته‌های چوبی اولیه در شش سطح ضخامت شامل ۱، 5/1، ۲، 5/2، ۳ و ۴ سانتی‌متر تهیه شدند و اتصالات موردنظر از این تخته‌ها ساخته شدند. درمجموع، ۹۰ نمونه با استفاده از چسب پلی‌وینیل استات تهیه شدند و پس از طی دوره گیرایش، تحت آزمون نیروی گسیختگی قرار گرفتند. نیروی شکست هر نمونه به‌عنوان شاخص نیروی گسیختگی ثبت شد. داده‌های حاصل با استفاده از نرم‌افزار SPSS و تحلیل واریانس دوطرفه مورد بررسی قرار گرفت تا اثر مستقل نوع اتصال، ضخامت تخته و همچنین اثر متقابل این دو عامل بر نیروی گسیختگی اتصالات تعیین شود. سطح معنی‌داری آزمون‌ها برابر با 05/0 در نظر گرفته شد. یافته‌ها: نتایج تحلیل آماری نشان داد که مدل آماری از برازش مناسبی برخوردار بوده و متغیرهای مورد بررسی توانستند بخش عمده تغییرات نیروی گسیختگی را تبیین کنند. همچنین، اثر ضخامت تخته، نوع اتصال و اثر متقابل این دو عامل بر نیروی گسیختگی اتصالات ازنظر آماری معنی‌دار بود (05/0>P). مقایسه نتایج نشان داد که اتصالات قلیف، کام و زبانه، دوبل، نیم‌ونیم و دم‌چلچله رفتار مکانیکی یکسانی نداشتند و نیروی گسیختگی آنها به‌طور معنی‌داری با یکدیگر متفاوت بود. علاوه بر این، افزایش ضخامت تخته به‌طورکلی موجب افزایش نیروی گسیختگی اتصالات شد، اما میزان این افزایش در همه اتصالات یکسان نبود و به نوع اتصال وابسته بود. این موضوع نشان داد که نوع اتصال و ضخامت تخته به‌صورت هم‌زمان در تعیین ظرفیت تحمل بار و مقاومت نهایی اتصال نقش دارند و نمی‌توان هر یک از این عوامل را به‌صورت مستقل در طراحی اتصالات چوبی در نظر گرفت. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که نیروی گسیختگی اتصالات گوشه چوب نراد به‌طور معنی‌داری تحت تأثیر نوع اتصال، ضخامت تخته و اثر متقابل این دو عامل قرار دارد. اتصالات قلیف، کام و زبانه، دوبل، نیم‌ونیم و دم‌چلچله ازنظر عملکرد مکانیکی تفاوت معنی‌داری با یکدیگر داشتند و افزایش ضخامت تخته در اغلب موارد موجب بهبود نیروی گسیختگی شد، هرچند که میزان این بهبود به نوع اتصال نیز وابسته بود؛ بنابراین، انتخاب مناسب نوع اتصال باید همواره متناسب باضخامت قطعات چوبی انجام شود تا بیشترین ظرفیت باربری، استحکام و دوام در سازه‌ها و محصولات چوبی حاصل گردد. یافته‌های این پژوهش می‌تواند مبنایی برای انتخاب و طراحی اتصالات مناسب در صنایع چوب، مبلمان و سایر سازه‌های چوبی باشد و در بهینه‌سازی عملکرد مکانیکی این محصولات مورد استفاده قرار گیرد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| پلی‌وینیل استات؛ نیروی گسیختگی؛ رفتار مکانیکی؛ انتقال تنش؛ طراحی اتصال | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Effect of joint type and board thickness on the ultimate load of fir wood corner joints | ||
| نویسندگان [English] | ||
| َAlireza Mirhasanniasarabi1؛ Morteza Nazerian2؛ Sima Sepahvand2؛ Sepideh Hamedi3 | ||
| 1Department of Biosystems, Faculty of New Technologies and Aerospace Engineering, Zirab campus, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran. | ||
| 2Department of Biosystems, Faculty of New Technologies and Aerospace Engineering, Zirab campus, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran. | ||
| 3Department of Biosystems, Faculty of New Technologies and Aerospace Engineering, Zirab campus, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and Objectives: Corner joints are among the most critical components of wooden structures and products, playing a decisive role in load transfer, structural stability, and durability. The mechanical performance of these joints is influenced by several factors, including joint type, board thickness, wood species, and bonding quality. An inappropriate selection of joint type or board thickness may result in stress concentration, reduced strength, excessive deformation, and premature structural failure. Despite the widespread use of traditional and engineered wood joints in the wood and furniture industries, comprehensive experimental information regarding the combined effects of joint type and board thickness on the ultimate load of corner joints, particularly in fir wood, is limited. Therefore, the present study aimed to investigate the effects of joint type and board thickness on the ultimate load on fir wood corner joints in order to identify the most suitable combination in terms of mechanical performance and provide guidance for improving the design and safety of wooden structures. Materials and Methods: Fir wood was used as the raw material in this study. Five joint types, namely butt joint, mortise-and-tenon joint, dowel joint, half-lap joint, and dovetail joint, were evaluated. Wooden boards were prepared at six thickness levels (1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, and 4.0 cm), and the joints were fabricated from these boards using polyvinyl acetate (PVAc) adhesive. Three replicates were considered for each combination of joint type and thickness. A total of 90 specimens were prepared. After the adhesive curing period, the specimens were subjected to shear testing, and the failure load of each specimen was recorded as the ultimate load indicator. The experimental data were analyzed using SPSS software through two-way analysis of variance (ANOVA) to evaluate the individual effects of joint type and board thickness, as well as their interaction on the ultimate load of the corner joints. Statistical significance was ascertained at P < 0.05. Results: The statistical analysis indicated that the developed model exhibited a satisfactory fit and that the investigated variables accounted for a substantial proportion of the variation in ultimate load. The effects of board thickness, joint type, and their interaction on the ultimate load of the corner joints were all statistically significant (P < 0.05). The results demonstrated that the butt, mortise-and-tenon, dowel, half-lap, and dovetail joints exhibited significantly different mechanical behaviors and ultimate load values. Furthermore, increasing board thickness generally enhanced the ultimate load of the joints; however, the magnitude of this improvement varied depending on the joint type. These findings indicate that joint type and board thickness jointly determine the load-bearing capacity and ultimate load of wooden corner joints and should not be considered independently in joint design. Conclusion: The results demonstrated that the ultimate load of fir wood corner joints was significantly affected by joint type, board thickness, and the interaction between these two factors. Significant differences in mechanical performance were observed among the butt, mortise-and-tenon, dowel, half-lap, and dovetail joints. Increasing board thickness generally improved the ultimate load of the joints, although the extent of improvement depended on the joint configuration. Therefore, the selection of an appropriate joint type should always be made in accordance with the board thickness to maximize load-bearing capacity, structural strength, and durability. The findings of this study provide useful guidance for the selection and design of wood joints in the wood products, furniture, and timber construction industries and may contribute to the optimization of their mechanical performance. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Polyvinyl acetate (PVAc), ultimate load, mechanical behavior, stress transfer, joint design | ||
| مراجع | ||
|
Acar, M., Balikci, E., Kuskun, T., Kasal, A. and Ziya Erdil, Y., 2023. Shear force capacities of H-type furniture joints constructed of various heat-treated wood species. Drvna Industrija, 74: 33–42. https://doi.org/10.5552/drvind.2023.0010
-Atar, M., Gode, F., Kucuktuvek, M., Akan, A. E., Ormecioglu, H. T. and Keskin, H., 2022. Tensile performance of traditional and modern corner joints in wooden structures. Drvna Industrija, 73: 69–80. https://doi.org/10.5552/drvind.2022.2106
-ASTM D905-08(2021). Standard Test Method for Strength Properties of Adhesive Bonds in Shear by Compression Loading. ASTM International, West Conshohocken, PA. https://doi.org/10.1520/d0905-08e01
-Bas, S., Denes, L. and Csiha, C., 2024. Mechanical properties of furniture joints using loose tenons and connectors. Forests, 15(2): 343-357.
-Boadu, K. B. and Antwi-Boasiako, C., 2017. Assessment of the bending. Wood Science and Technology, 56: 1175–1190.
-Chen, Y. and Zhu, J., 2019. Study on bending characteristics of fast growing eucalyptus bookcase shelves by using Burgers model. Wood Research, 64: 137–144.
-Derikvand, M. and Eckelman, C. A., 2015. Bending moment capacity of L-shaped mitered frame joints constructed of MDF and particleboard. BioResources, 10: 5677–5690. https://doi.org/ 10.15376/biores.10.3.5677-5690
-Darikvand, M., Ebrahimi, G., and A Eckelman, C., 2012. Effect of shoulder thickness on bending moment capacity of mortise and loose tenon joint. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 4(1): 65-75.
-Derikvand, M., and Ebrahimi, G., 2014a. Finite element analysis of stress and strain distributions in mortise and loose tenon furniture joints. Journal of Forestry Research, 25(3): 677-681. https://doi.org/10.1007/ s11676-014-0507-5
-Derikvand, M., and Ebrahimi, G., 2014b. Strength performance of mortise and loose-tenon furniture joints under uniaxial bending moment. Journal of forestry research, 25(2): 483-486. https://doi.org/ 10.1007/s11676-014-0479-5
-Derikvand, M., Ebrahimi, G., and Eckelman, C.A., 2014. Bending moment capacity of mortise and loose-tenon joints. Wood and Fiber Science, 46(2): 1-8. https://doi.org/10.1007/s11676-014-0479-5
-Derikvand, M., Smardzewski, J., Ebrahimi, G., Dalvand, M., & Maleki, S., 2013. Withdrawal force capacity of mortise and loose tenon T-type furniture joints. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 37(3), 377-384. https://doi.org/10.3906/tar-1204-8
-Eckelman, C.A., 2003. Textbook of Product Engineering and Strength Design of Furniture. West Lafayette, Indiana: Purdue University Press.
-He, S., Zhao, X., Wang, E. Q., Chen, G. S., Chen, P. Y. and Hu, L., 2023. Engineered wood: sustainable technologies and applications. Annual Review of Materials Research, 53: 195–223. https://doi.org/ 10.1146/annurev-matsci-010622-105440
-Hu, W. G. and Chen, B. R., 2021. A methodology for optimizing tenon geometry dimensions of mortise-and-tenon joint wood products. Forests, 12: 478. https://doi.org/10.3390/f12040478
-Hu, W. G. and Guan, H. Y., 2019. A finite element model of semi-rigid mortise-and-tenon joint considering glue line and friction coefficient. Journal of Wood Science, 65: 14. https://doi.org/ 10.1186/s10086-019-1794-4
-Hu, W. G., Luo, M., Hao, M., Tang, B. and Wan, C., 2023. Study on the effects of selected factors on the diagonal tensile strength of oblique corner furniture joints constructed by wood dowel. Forests, 14: 1149. https://doi.org/10.3390/f14061149
-Imirzi, H. O., Ozkaya, K. and Efe, H., 2016. Determination of the strength of L-type corner joints obtained from wood-based board materials using different joining techniques. Forest Products Journal, 66: 214–224. https://doi.org/10.13073/fpj-d-14-00081
-Li, Z., Kitamori, A., Zhang, X., Wu, Y., Zhang, L. and Xue, J., 2024. Analytical investigation on the rotational behavior of dovetail mortise–tenon joints between beams and columns in traditional Chinese timber frames. Journal of Wood Science, 70: 50. https://doi.org/10.1186/s10086-024-02162-0
-Liu, K., Zhang, H., Du, Y., Hu, X., Wang, L., Li, L., Liu, H. and Luo, B., 2024. Fatigue and damage evolution in wood T-shaped mortise and tenon joints. Scientific Reports, 14: 21515. https://doi.org/10.1038/s41598-024-72874-2
-Smardzewski, J., 2015. Furniture Design. Berlin/Heidelberg, Germany: Springer.
-Vlaović, Z., Gržan, T., Župčić, I., Domljan, D. and Mihulja, G., 2024. Strength, durability, and aesthetics of corner joints and edge banding in furniture design: a review. Applied Sciences, 14: 10285. https://doi.org/10.20944/preprints202410.0577.v1
-Yu, S., Pan, W., Su, H. and Ye, L., 2024. Experiment and theoretical study on mortise-tenon joints reinforced by support-type viscoelastic damper. Journal of Building Engineering, 87: 109049. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.109049
-Zor, M. and Kartal, M. E., 2020. Finite element modeling of fiber reinforced polymer-based wood composites used in furniture construction considering semi-rigid connections. Drvna Industrija, 71: 339–345. https://doi.org/10.5552/drvind.2020.1916
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 269 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 102 |
||