Furniture use safety at early design stage

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.

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.