简单看穿心柄刀具的颈部低应力设计

s1jack

穿心柄刀具的历史比铁器使用更久远，从古代战场到现代户外刀具，充分验证了良好的设计和热处理足够满足使用需求。


本文只是探讨穿心柄的颈部低应力设计，旨在讨论如何减少或者避免应力的高度集中，提升刀具的高强度下使用能力。因为穿心刀具，刀颈几乎是整个使用中应力最容易集中的地方。有时候刀身未断，刀颈已挂。
欢迎大家探讨！


文中主要依靠有限元简单模拟，一种刀型，多种刀颈设计。有限元模拟早几十年前就在航天、军工中使用。现在除了高大上的环境需要高大山的模拟软件，一般常见的都开始走CAD集成，像刀具这种相对的简单设计和简单使用条件，足够模拟找出其大的设计缺陷，或者提升其细节不足。



先做一个简单的形状。
注：以下测试条件和环境都是相同的。
1、刀柄弹性固定
2、刀前端受向上的力。



因为现在很少又直角切割，一般刀匠都不会这么做了。所以直接略过直角，用小R来代替。
可见应力集中也高。

R放大一倍之后



R再放大一倍


可见，虽然R放大一倍，但是最高应力并不是相同倍数的下降。
我们在平时设计刀具的时候，并不能无限放大R。


还有一种刀颈设计，在品牌刀具常见，就是挖一个坑，挖一个圆槽，美名减少应力，实际是因为护手可以直接配合。不然护手就要铣斜面或者挫斜面，这对批量化显然不现实。所以这里不对那种设计模拟了，应力高度集中还减少了大量的截面尺寸。。。





这两个是我自己设计的，可见应力最高低了一倍。且均匀分布在一个较大的面上。
马赛克是因为设计可以逆推。我倒不是说怕别人用，而是我还没用呢。。。怎么也得我先用了再说吧。
简单说就是一个复杂的切切切曲线。


欢迎大家一起探讨

kde20

五到工科男流氓，厉害了。

mayi140624

有限元分析都用上了，确实厉害，可惜马赛克了。

Lionelzx

如果有个总结就好了

皮猪

科普好帖