昆明项目车体司机室结构优化和有限元计算

介绍了昆明首期工程项目铝合金车体的司机室结构,通过建立车体有限元模型,对车体的结构进行了强度和刚度分析,并把静强度计算结果与静强度试验对比,最终得到的车体司机室结构满足相关标准和技术规格书的要求。     

角钢⁃集成材L形组合柱的受压性能研究

为提高装配式木结构中异形柱的力学性能,设计了一种用热压等边角钢和SPF集成材为原料,环氧树脂胶黏剂连接制作的角钢-集成材L形组合柱,作为框架结构或框架剪力墙结构的角柱。以角钢边宽度对L形柱正截面承载力的影响进行了轴压试验研究,并进行ANSYS有限元模拟,以判断模拟预测的准确性。结果表明:角钢-集成材L形组合柱相对于同截面面积的木柱而言承载能力上升37.0%~51.4%,刚度上升36.5%~72.8%,同时L形柱有良好的延性;适当增加L形柱中的角钢边宽度可以使承载能力有效提高,但是其短边处的集成材易产生破裂,增加试件的脆性破坏;集成材之间的环氧树脂胶合界面在破坏前后都性能良好,在材料弹性阶段钢材和木材有效共同受力,承载力计算时需要考虑钢材的塑形增强作用;ANSYS有限元模拟的角钢-集成材L形组合柱弹性模量结果和试验结果一致,误差在10%以内,模拟结果基本可靠。研究成果对于预测角钢-集成材L形组合柱在实际预制装配时的安全可靠性提供了理论依据。     

圆钢钉和自攻螺钉钉入角度对规格材握钉力性能的影响

【目的】基于规格材上不同角度钉入圆钢钉和自攻螺钉的握钉力性能测试,研究不同钉入角度、木材密度和木材径、弦向对握钉力性能的影响,为木结构钉连接设计提供更完善的科学依据。【方法】以落叶松和白云杉规格材为研究对象,参考握钉力性能试验国家标准,选取国产直径2. 5 mm的圆钢钉和直径4. 0 mm的自攻螺钉,长度均为50 mm,在满足国标最小钉边距、端距和间距的要求下,与木纤维分别成90°(横纹)、60°、45°和0°(顺纹)钉入规格材,在自主设计的多角度握钉力试验夹持装置上以3 mm·min-1恒定速度拔出并得到破坏荷载,比较分析不同条件下的握钉力。【结果】1)随着钉入角度减小,钉拔出时的荷载-位移曲线峰愈加尖锐,自攻螺钉握钉力大于白圆钢钉,密度较大的落叶松的握钉力大于白云杉,且对自攻螺钉的握钉力刚度明显大于白云杉,但相同角度条件下拔出时的荷载-位移曲线特征基本相似; 2) 90°钉入时圆钢钉和自攻螺钉的握钉力均大于0°,但从90°到0°圆钢钉的握钉力先增大后减小,而自攻螺钉则相反; 3)白云杉径面自攻螺钉的握钉力大于弦面,其圆钢钉的握钉力没有规律,落叶松径面圆钢钉的握钉力小于弦面,其自攻螺钉的握钉力没有规律。【结论】钉与木纤维之间的角度对规格材握钉力具有显著影响,随着角度减小,规格材对自攻螺钉的握钉力先降低后增大,而对圆钢钉的握钉力则相反。规格材径面和弦面的握钉力没有确定关系,在木结构握钉力设计值计算时无需考虑年轮角度参数。欧洲木结构设计规范(BS EN 1995-1-1:2004)推荐的计算公式为螺钉握钉力随着钉入角度减小而减小,测试结果证明该公式在0°时握钉力估算过于保守。端面钉入的自攻螺钉被拔出时,荷载-位移曲线和破坏特征均表明其为明显的脆性破坏,在实际工程中木构件端面上使用自攻螺钉连接需要有效的增强措施和强度验算。     

木麻黄优良无性系选育及在二代更新造林中的应用

在木麻黄优树子代测定的基础上,从优良家系中选出10个优良单株,经苗期测定初步选出4个无性系在二代更新造林中应用试验,其生长量、造林成活率和保存率以及抗病性均明显优于对照;综合抗风力、生根率和干形等指标筛选出粤501和平18两个优良无性系可在全省沙质海岸推广造林。     

木材弦向导热系数的理论表达式

分析木材细胞结构形态,以长匣子形作为木材细胞模型,根据材料导热与导电规律的相似性,应用类比推理方法,从欧姆电阻定律推出材料导热的热阻公式;依据该细胞模型和热阻公式推导木材弦向导热系数的理论表达式,从而揭示木材弦向导热系数是木材孔隙率的函数。孔隙率越大的木材,导热系数越小,并实际计算了24种木材的弦向导热系数,与试验值比较,理论值的最大误差12.6%,平均误差小于6.4%。     

多因素影响下的车辆振动试验

针对车辆荷载与速度对车辆振动影响的重要性,通过现场试验,测得一定路面平整度下,不同载重及不同速度时的车辆垂直振动加速度,并计算得出车辆法向荷载。利用二次回归正交设计方法,研究了车辆随机振动与行车速度和荷载的关系。通过研究可知,车辆随机动荷载与车辆行驶速度和载重间的关系可以用包含速度、载重、载重二次效应的公式来表示,应用此公式可以进行车辆随机动态载荷的预估和验算。由分析可知,速度、载重、载重的二次效应均对车辆的动荷载有显著影响,其中,车辆荷载的增减影响最大。     

美洲黑杨不同种源无性系引种试验

为丰富我国引进的美洲黑杨品系,作者从1982年开始收集新品系,1985年在江苏铜山县对引进的4种源18个品系进行造林对比试验。试验结果表明,各无性系均表现出早期速生性。南方种源W系号在试验点能安全越冬,生长均超过了I-69,I-72杨。北方种源POP系号大多数超过了I-214杨,并具抗寒、耐瘠薄、干通直等特性,可向北扩大引种试验。     

云杉胶合木钢板斜螺钉连接的剪切性能研究

为准确评价斜螺钉连接钢 木节点的剪切性能,探明其受力机理,以云杉胶合木、钢板和自攻螺钉作为研究材料,测试不同荷载方向与受力情况下斜螺钉连接节点的承载性能,将试验数据与国外规范中的计算模型进行对比,提高了侧边钢板 胶合木(钢 木)斜螺钉连接节点承载性能的预测能力。结果表明:自攻螺钉与剪切面之间的角度变化对其在钢 木节点承受剪 压复合应力的承载力影响不明显,当偏转为剪 拉复合应力时,节点承载力明显增大,并在30°~45°获得最大值;剪 压复合应力时,现行EC5公式计算剪 压节点的极限承载力非常不安全;EC5的刚度预测结果在剪 压复合应力区和垂直剪切面钉入时,与试验值吻合度很高,但对剪 拉区节点的滑移模量没有预测性;将Tomasi模型应用于斜螺钉连接钢 木节点滑移模量理论计算时,在45°~90°时与试验值吻合度极高。单颗自攻螺钉的抗拔刚度计算节点滑移模量的方法极为有效,具有较高的借鉴意义。     

圆齿野鸦椿籽油提取工艺及脂肪酸组分分析

为高效利用圆齿野鸦椿籽油,采用正己烷加热回流提取圆齿野鸦椿籽油,分别考察了提取时间、提取温度和正己烷-圆齿野鸦椿籽粉末比(液料比)对圆齿野鸦椿籽油提取得率的影响。以单因素试验的结果为依据,运用Design-Expert8.0.6软件进行Box-Behnken响应面设计及数据分析,进一步对回流提取圆齿野鸦椿籽油的工艺进行优化。研究结果表明:各因素影响提取得率的主次顺序为提取时间、提取温度、液料比;最佳提取工艺是加热回流提取时间62.04min,提取温度80.2℃,液料比10.14∶1(mL∶g),该条件下提取得率的预测值为5.84%,通过验证实验发现,提取得率实验值为(5.85±0.001)%,与预测值接近,两者的相对误差为0.17%,说明响应面优化的圆齿野鸦椿籽油提取工艺稳定、可行。同时,对圆齿野鸦椿籽不同部位提取得到的油脂进行分析,种仁出油率为(35.6±0.7)%,种皮出油率为(2.1±0.15)%,对籽油成分进行分析,检测出18种脂肪酸成分,其中不饱和脂肪酸达到65.52%,亚油酸的量最高,达45.64%。     

刚性桩复合地基荷载传递规律模型试验

针对刚性桩复合地基所受上覆荷载下难以定量计算桩土间荷载分配的问题,设计了缩尺模型箱试验,通过人工模拟桩端下卧层为砂土、桩身段加固区地基为黏性土的工况,进行桩、土承载特性和桩身荷载传递规律的研究。假设基底桩土相对位移下路堤内土柱间滑移面剪应力垂直分布,考虑桩顶上刺入路堤、桩端下刺入下卧层以及桩侧负、正摩阻力非线性分布,理论推导了路堤-桩-地基土整体在应力与位移协调下的相互作用过程及荷载分配方法。结果表明:刚性桩复合地基可有效减少地基沉降,桩身最大轴力位于距离桩顶1~2倍桩径深度处,最大负、正侧摩阻力随着荷载的增加而增加,且最大正摩阻力位置向桩身下部转移;基于侧摩阻力与附加应力成比例关系条件,桩端下卧层砂土为Winkler地基并赋以刚度系数的定义,推导出的桩土应力比与荷载分担与实测值接近,验证了计算方法的合理性。研究结论可作为现场实际工程应用借鉴。     

马尾松插穗生根能力的家系变异与选择效应

用马尾松19个家系1年生苗及18个家系3年生苗为母株建立采穗圃,采集半木质化插条在人工气候室的条件下扦插试验,研究生根率、每穗生根数、最长根长、平均根长、当年插条苗高的家系间变异程度,生根性状间的表型相关,遗传力等。结果表明,各生根性状在家系间存在显著差异,且受较强的遗传控制。根系效果指数是评价马尾松插条生根能力的较理想综合指标,但从不同生根性状的相关性分析结果来看,用生根率性状更简便直观。在家系选择基础上建采穗圃,可明显提高马尾松扦插繁殖能力。从种子园优良家系中筛选出生根率高的优良家系建立采穗圃,是马尾松扦插繁殖应用的有效途径。     

自由板扭转振形法测定木材剪切模量

在木材加工行业中,锯材是木结构建筑、家具、木地板等产品的主材,研究其刚度力学性能十分重要。为探讨与完善自由板扭转振形法动态测定木材3个剪切模量的原理和方法,应用自由板一阶扭转振形和能量法,导出了木材剪切模量与自由板一阶扭转频率的关系式,并给出木材弦切面、径切面和横切面振形系数依赖于自由板宽长比和厚宽比的公式。木材的弦切面、径切面和横切面振形系数可以通过公式计算,也可以通过查表获得。通过多树种的仿真计算和动静态试验验证了自由板扭转振形法测定木材弦切面、径切面和横切面剪切模量的正确性。结果表明:自由板扭转振形法适用于测定木材3个剪切模量GLT、GLR和GRT,其测定方法具有简单、快速、重复性好和精度高等优点;实施自由板扭转振形法测定木材剪切模量的关键是测试自由板频谱,并从频谱图上正确识别出一阶扭转频率,推荐用互功率谱概念识别频谱图上的一阶扭转频率。     

国产落叶松平行弦轻型木桁架静力承载性能

【目的】研究国产落叶松轻型木桁架的静力承载性能,为轻型木结构建筑的本土化发展提供科学依据。【方法】以国产日本落叶松和国产齿板为试验材料,设计制作2种工况共6榀跨度为4.8 m的平行弦轻型木桁架。通过静力承载试验,研究轻型木桁架的极限荷载、受力分布和破坏形式,并通过建立有限元模型与试验结果进行对比分析。【结果】P和L型轻型木桁架的极限荷载平均值分别为22.45和22.94 k N,是设计荷载的2.27和2.32倍,变异系数分别为7.9%和7.1%。P型轻型木桁架最终破坏为脆性破坏,主要破坏点为桁架三分点处(即集中荷载施加处)和两端斜腹杆连接节点;L型轻型木桁架在2倍设计荷载之后逐渐出现平面外变形,当侧向变形较大时失去承载能力。通过SAP 2000有限元模拟发现,节点挠度与试验结果基本相符,挠度最大值为跨中位置,并向两端逐渐减小;弯矩最大值和轴力最大值在桁架弦杆的三分点处和两端斜腹杆节点,与试验结果相符。【结论】2种轻型木桁架在设计荷载下承载性能均较好,但由于木材非均质特性及加工差异表现出一定的离散程度;较P型轻型木桁架而言,L型轻型木桁架承载能力略高,但其面外刚度较小易发生侧向变形,在实际应用中应采取措施减小侧向变形,而P型轻型木桁架面外刚度较大相对稳定,更利于实际应用;分析认为平行弦轻型木桁架的薄弱环节在端部节点和集中荷载施加处,SAP 2000有限元模拟可以有效预测轻型木桁架在实际应用中的受力和变形情况。     

斜螺钉连接胶合木梁柱节点抗侧性能研究

设计了一种适用于装配式胶合木建筑的新型梁柱斜螺钉连接节点。采用全螺纹自攻螺钉将金属钢板和梁、柱分别连接,通过高强度螺栓完成梁和柱的基础连接。试验表明:3组斜螺钉连接胶合木梁柱节点低周反复试验得到的弯矩-转角滞回曲线,在拉向和压向加载循环中基本对称,呈"反S形",转角较大时,表现出一定的"捏缩"现象,随着循环次数的增加,骨架曲线的斜率逐渐减小,出现了刚度退化,表明节点在反复荷载作用下因累积吸收的能量而产生损伤;全螺纹自攻螺钉可以有效地将胶合木梁柱节点处的荷载传递到胶合柱的内部,具有较强的抗侧承载性能;节点在变形角1/100循环前,耗能能力处于较低水平,随着转角的增大,耗能能力明显增强,直至最后循环,节点仍保持较强的耗能能力。     

林木半同胞子代测定遗传模型分析

针对林木单地点半同胞子代测定试验,给出遗传模型不同形式的表达式,采用方差分析法推导平衡数据和不平衡数据条件下方差分量估计式,并给出方差分量估计的抽样方差以及方差分量假设检验统计量的计算方法。在此基础上,给出不平衡数据条件下家系遗传力的计算公式以及家系遗传力和单株遗传力抽样方差近似计算方法。对于2个数量性状,给出不平衡数据条件下遗传相关系数估计式,而且还给出遗传相关系数估计的方差近似计算方法。用VC++6.0编写计算单地点半同胞子代测定模型中各种遗传参数的Windows应用软件。     

构树木质部的纤维形态、化学组成及制浆性能

根据构树的纤维形态和化学组成以及制浆性能的摸索性试验,评估构树制浆的可行性,制定出适合构树制浆的硫酸盐-蒽醌法,并对此法设计L9(34)正交试验。得到结论如下:构树的综纤维素含量为82.09%,Klason木素含量为18.57%,纤维平均长度为863μm,长宽比为51.3,壁腔比为0.37,由化学组成和纤维形态来看,构树是比较适宜制浆的;影响构树制浆得率和卡伯值的主要因素是用碱量,其次是保温时间,硫化度影响最小。制浆的最佳工艺条件是:18%的用碱量,90 min的保温时间和24%的硫化度。     

美国乌桕家系苗期变异和初步选择

为了丰富我国乌桕遗传资源,选育乌桕新品种,从美国7个州采集18个乌桕家系种子在武汉市九峰试验林场开展苗期观测试验,初步筛选出了2个优良家系。结果表明:美国乌桕种子样品中有86.7%的家系属于中粒乌桕,55.6%的家系其种子含油率达到40.0%,整体品质较好;美国乌桕家系并没有表现出比我国良种家系更强的繁殖能力和更快的生长速度;美国乌桕不同家系1年生苗木的高径生长和高径比间的差异均达到极显著水平,各家系的苗高、地径和高径比的变异系数最高分别达到了37.33%、38.38%和28.62%,家系间存在着丰富的变异,引进家系的良种选育空间大。     

新疆杨与北抗杨抗光肩星天牛特性的比较

【目的】研究北抗杨与当前西北干旱区绿洲防护林主栽树种新疆杨的抗虫性差异,为在西北绿洲区推广北抗杨提供参考。【方法】1999年中国林业科学研究院林业研究所韩一凡课题组提供北抗杨家系6个优选无性系(16-4、16-8、16-17、16-18、16-22、16-27)。2003―2011年向内蒙古巴彦淖尔市磴口县城区投放北抗杨家系6个优选无性系、新疆杨等共18个杨树品种,进行多品种抗性比选以及观察纯林抗性小区试验,共104株,面积2.72 hm2;2013年在临河区、磴口县、杭锦后旗各投放1 000株北抗杨,以新疆杨为对照树种,开展疫区扩大试验。解剖被害木内光肩星天牛虫道,分析新疆杨和北抗杨上光肩星天牛产卵、孵化、幼虫取食、发育的差异;调查疫区扩大试验林光肩星天牛产卵和羽化情况,分析新疆杨和北抗杨纯林中虫口演进趋势的差异。【结果】新疆杨树皮对光肩星天牛成虫产卵具有较强的选择抗性;光肩星天牛小幼虫很少取食新疆杨的形成层和韧皮部,主要靠取食木质部完成发育。因此,新疆杨树皮破损小、容易愈合,而木质部受害严重,光肩星天牛成虫羽化率达25.8%。北抗杨树皮对光肩星天牛成虫产卵的选择抗性较弱;光肩星天牛小幼虫先取食北抗杨的形成层和韧皮部,造成树皮掌状凹陷,产卵刻槽愈合后形成较大的瘢痕,对树皮外观损伤较大;但北抗杨形成层、韧皮部、木质部对光肩星天牛从小幼虫到成虫羽化出孔各个阶段的发育均表现出很强的抗性,最后成虫的羽化率仅为0.25%。【结论】新疆杨具有较强的选择抗性和耐害性,但发育抗性弱,在无人为干预的情况下纯林虫口密度累进增大,抗性不能持久,危害多年后出现枯梢,木质部虫道密布,木材利用价值降低。北抗杨选择抗性较弱,但发育抗性很强,纯林抗性持久稳定,在无人为干预的情况下被害木木质部内虫道很少,木材被害轻,因而木材的利用价值高。北抗杨推广造林时可根据性别、干形和速生性的需求选择不同无性系,如以快速绿化为目标,可选用速生性最好的16-27无性系(即北抗杨1号,雄性);农田防护林可选干形好、高生长最大的16-4无性系(雌性);兼顾干形和不飞絮,可选16-8无性系(雄性)。     

桐油中脂肪酸组成特征图谱的构建和分析

为对桐油的品质评价和质量控制提供理论依据,本研究运用气相色谱法(GC)对23个不同家系的桐油脂肪酸组成进行数据采集,利用中药特征图谱相似度评价系统对其脂肪酸图谱进行分析,构建脂肪酸标准特征图谱并计算其相似度;采用办公软件对脂肪酸组成含量进行聚类分析与主成分分析.试验表明:从桐油样品中共检测出11种脂肪酸,各样品脂肪酸组成的相似度均达到90％以上,说明桐油样品脂肪酸组成信息是准确和可靠的;当聚类分析阈值取10.0时,桐油样品可分为3大类,主成分分析得出4个主要成分表达式,代表了桐油脂肪酸含量87.18％的信息,这些结果表明所建立的桐油的标准特征图谱能从化学成分的整体特征面代表桐油的脂肪酸组成信息,此研究结果可为桐油品质筛选及质量监控提供较好的理论基础,具有实际应用价值.     

杉木高世代遗传参数估算及高世代育种材料选择技术

通过为估计杉木Cunninghamialanceolata多代自由授粉试验林的诸多遗传参数和育种值，为开展林木多世代育种提供经验借鉴和技术支撑。以浙江省杭州市余杭区长乐林场的杉木2代种子园家系自由授粉13年生子代林为研究对象，测定杉木39个2代家系子代试验林的胸径和木材基本密度抽样数据，利用GeneXpro Tools 4.0软件，挖掘木材基本密度与胸径间的函数关系，获得全林的木材基本密度，并采用转化分析法等进行方差分析和遗传分析，估计全林的遗传参数和育种值。结果表明，13年生杉木胸径和木材基本密度在家系间的差异极显著，家系遗传力大于单株遗传力，胸径遗传变异系数为6.78%，木材基本密度的遗传变异系数为3.07%；胸径与木材基本密度呈现出极显著的负遗传相关（P<0.01），在此基础上估算出亲本和子代个体的育种值，逆向选择评选出8个胸径优良家系、9个木材基本密度突出的家系；采用独立淘汰法，前向选择评出3代育种亲本18个。上述研究研果表明，基于杉木胸径与木材基本密度间存在极显著的负遗传相关，通过预测不同世代个体育种值，可提高杉木高世代育种材料选择的准确性。