聚氨酯仿木材料是由聚氨酯组合原料经过共混、搅拌、注模、发泡、熟化、脱模等加工工艺制得的一种中高密度的硬质聚氨酯泡沫塑料,常常被称为“PU仿木”或“合成木材”,其具有较高的刚性和机械强度、密度范围宽、成型工艺简单、生产效率高、制品美观等优点,在家具工业、装饰工程等行业中发展迅速,对保护环境、节约资源具有深远的意义。本文以聚氨酯仿木床头柜为研究对象,以有限元法为理论基础,将有限元法及其应用软件ABAQUS引入家具结构仿真分析与优化设计中,将家具材料学、家具结构力学、有限元法、计算机三维建模、计算机仿真分析、优化设计等几个方面作为一个整体进行系统研究。研究首先对聚氨酯仿木床头柜的主要零部件和整体结构进行了静力分析与跌落分析,并探索了运用ABAQUS优化模块进行家具结构优化设计的方法,从而为开发家具结构计算机辅助分析系统提供了理论基础与科学依据。有限元法与ABAQUS分析软件的应用可以缩短家具研发周期、降低成本、节约资源、提高家具产品质量和安全性。总结本论文的研究成果与结论如下:(1)对聚氨酯仿木材料和有限元法在家具领域的研究与应用进行整理、归纳、总结,探讨了聚氨酯仿木材料在家具行业中应用以及运用有限元分析软件ABAQUS进行家具结构仿真分析与优化设计的可行性与科学性。(2)将主要由聚氨酯仿木、中纤板等材料构成的床头柜作为研究对象,研究了其构成形式与受力情况,确定运用三维建模软件Solidworks建立家具实体模型的基本思路及简化原则:模型的主体结构与零部件形状尺寸应最大限度的与家具实体保持一致;仅选取所关心的部件,去掉那些远离所关心部位的部件,比如用于装饰的零部件等;去除家具表面的图案与花纹,因为图案以及花纹等主要起到装饰作用,对于结构强度与稳定性可视作没有影响;适当简化一些零部件的形状与尺寸,比如边部的圆角可以改为棱角,便于划分网格。(3)参照有关国家标准,对聚氨酯仿木材料以及中纤板的各项弹性常数与力学强度进行了试验测定,为计算机仿真分析与优化设计提供基础数据。从试验测试的结果看,随着聚氨酯仿木材料的密度增大,其弯曲强度、压缩强度、拉伸强度不断增大,与其它家具行业常用的仿木材料相比,聚氨酯仿木材料的综合性能也最为理想。(4)本研究参照有关柜类家具国家标准和实际使用情况,分析床头柜整体结构与主要零部件受静力载荷时的应力、应变的情况,还使用ABAQUS动力分析模块ABAQUS/Explicit分析了在跌落情况下床头柜的受力与变形情况,分析的过程和结果都说明了运用有限元分析软件ABAQUS对家具结构强度进行仿真分析的适用性与科学性。(5)通过对聚氨酯仿木柜腿进行优化设计,探讨了ABAQUS优化设计模块在家具结构优化设计中的作用。运过ABAQUS优化模块进行优化设计,在保证结构强度的基础上,可以得到柜腿底面尺寸优化设计方案,使得聚氨酯仿木构件强度更好、结构更优化。经过优化分析之后,柜腿底面宽度为38.5mm,深度为40.2mm,比原尺寸底面面积减小52.3mm2,节省了原料,最大应力3.723MPa,最大应变为0.1478mm,均小于优化前的应力与应变。本研究探索了基于有限元分析软件ABAQUS对家具结构进行仿真分析与优化设计的方法。通过仿真分析聚氨酯床头柜在静载荷及跌落作用下的结构强度,判定其结构的稳定性与安全性,并对聚氨酯仿木柜腿优化设计,使家具结构设计更科学、更可靠,达到缩短家具研发周期、降低成本、节约材料、提高家具产品质量与安全性的目的。