中国传统古建筑、传统家具大部分以木制材料为原料,作为木质结构的核心——榫卯结构,其不用一钉一铆,一凹一凸之间即可将构件稳固连接。中国传统明清家具更是将榫卯结构的应用推向了巅峰。虽然,我国榫卯结构的应用广泛,但是对家具等木制结构的榫卯设计、构造等往往凭借经验,对木材的力学性能以及榫卯的配合尺寸等缺乏科学的考量与研究。同时,国内外对榫卯结构的研究还比较欠缺,尤其是传统榫卯结构的配合尺寸对其本身强度等性能的影响研究。本文根据榫卯结构的受力特点对常见的榫卯结构进行分类;通过有限元仿真对榫卯结构的力学性能进行研究分析,对其配合尺寸进行参数优化,得到最佳配合尺寸,使其在榫眼尺寸一定时极限抗拉强度或抗弯强度等力学性能最优;对木结构榫卯结构的制作提供建议,为形成规范或标准奠定基础。本文主要研究内容如下:(1)常见传统榫卯结构的力学性能分析。家具不同部件接合处所采用的榫卯结构不尽相同,受力情形复杂,本文按其主要受力情形对常见榫卯结构进行分类:可分为主要承受压力、主要承受拉力、抗弯和抗剪的榫卯结构;根据其主要受力特点对榫卯结构进行有限元力学性能分析,得到了榫卯结构榫眼周边位置处的应力,指出了榫卯结构受力时的木材的应力薄弱方向等。(2)燕尾榫结构力学性能分析及参数优化。本文通过序列线性规划优化方法对燕尾榫抗拉性能进行了有限元参数优化分析,研究了不同榫头厚度因子w、榫头厚度比l等对燕尾榫抗拉性能的影响,得到了燕尾榫抗拉性能最优时的榫头厚度因子w、榫头厚度比l、榫面夹角θ等。(3)T型直角榫抗弯性能分析及参数优化。本文通过序列线性规划优化方法对T型直角榫抗弯性能进行了有限元参数优化分析,研究了不同榫头厚度因子w、榫头宽厚比l和榫卯过盈配合量f等对T型直角榫抗弯性能的影响,得到了T型直角榫抗弯刚度最优时的榫头厚度因子w和榫头宽厚比l等,并指出了T型直角榫抗弯优化模型中木材的应力薄弱方向等。(4)T型直角榫抗拔性能分析及参数优化。通过参数优化方法对T型直角榫的抗拔性能进行了研究分析,研究了不同榫头厚度因子w、榫头宽厚比l和榫卯过盈配合量f对榫卯结构的抗拔性能的影响,得到了T型直角榫榫卯结构抗拔力最大时的榫头厚度因子w、榫头宽厚比l以及榫卯过盈配合量f与榫卯极限抗拔力的关系等。