针叶材在超细粉碎过程中细胞壁断裂的理论计算

将针叶材的超微结构破坏分为细胞壁间分离和细胞壁断裂两种形式。在制备其超细木粉过程中,涉及到针叶材细胞的破壁力计算时,提出以细胞壁中存在大量的原生细观缺陷作为已存在的裂纹,将单一细胞壁看作是带有裂纹体受拉应力的平板,利用弹塑性断裂力学中J积分与积分路径无关这一常数的性质,避开裂纹尖端的弹塑性区域进行理论计算,应用J积分与应力强度因子在平面应力下的关系,计算出针叶材细胞壁断裂韧性的大小,并将不同针叶树种的木材细胞断裂韧性数值与其相应的细胞壁抗拉强度实验结果相比较,得出以此理论计算木材细胞断裂韧性值较为合理,表明利用J积分计算木材细胞壁断裂韧性这一方法是可行的。     

超细木粉的加工原理与运动分析

通过对超细木粉的形态分析,提出了超细木粉颗粒的粒径范围为600～1 500目;介绍了超细木粉加工设备的结构与原理,分析了制备超细木粉的粉碎过程及粉碎力,以及超细木粉的制备方法及所采用的设备对粉体产品的粒度大小、粉体形状及分散性等的影响。提出采用高速旋转搅拌式磨削粉碎方法,将粉碎设备与粉体分级设备连为一体,对未达到加工目数要求的颗粒进行循环式加工,提高了加工效率;在分级装置的不同位置安放两个转速不同的离心风机形成不规则的气流流场,能减少木粉收集时的颗粒团聚,提高了粒度分布的均匀性和木粉质量。     

轻型木桁架受力性能的有限元模拟

轻型木桁架是轻型木结构中重要的承重构件,为了研究其受力性能,考虑齿板连接的构造特点及非线性特性,建立了轻型木桁架的有限元模型。通过与其受力性能的试验结果对比,验证了模型的准确性;对不同荷载模式、不同高度、不同构造形式的轻型木桁架的分析表明,轻型木桁架有限元模型的模拟方法操作简便、精度较好,有助于轻型木桁架受力性能的模拟研究,并推动轻型木桁架的国产化。     

我国平行弦木桁架研究现状

木桁架承载性能优良、节约用材、经济性好、加工施工快捷,是现代木结构的主要构件之一。以轻型平行弦木桁架为研究对象,从结构材、节点与连接、承载性能、计算理论及技术规范等方面,对我国平行弦木桁架的研究现状进行了分析梳理,并对平行弦木桁架今后的研究趋势进行了展望。     

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。     

北美黄杉和云杉-松木-冷杉平行弦木桁架承载性能比较

【目的】对比不同腹杆角度下北美黄杉和云杉-松木-冷杉(SPF)华伦式平行弦木桁架的承载性能,探究腹杆角度和结构用材对华伦式平行弦木桁架承载性能的影响规律,为平行弦木桁架结构设计提供理论依据。【方法】以承载力和稳定性为验算指标,利用Smsolver结构力学求解器对平行弦木桁架各杆件的内力变化及其变形情况进行定量分析,得到平行弦木桁架腹杆角度的上、下临界角度和最优腹杆角度;采用ABAQUS有限元软件对3种腹杆角度的北美黄杉和SPF平行弦木桁架进行有限元模型分析与验证,获得不同基材平行弦木桁架在不同腹杆角度情况下的内力变化规律,判断其可能的破坏形式和受力机理;以SPF和北美黄杉为基材分别制作3种腹杆角度的平行弦木桁架,进行抗弯承载性能静力试验,探究平行弦木桁架的极限荷载、应力分布及主要破坏形式,并与有限元模拟结果进行对比,验证平行弦木桁架有限元模型分析的准确性和适用性。【结果】1)华伦式平行弦木桁架的最优腹杆角度为47°,下临界角度为34°,上临界角度为60°;2)北美黄杉平行弦木桁架的极限荷载范围为26.53～40.83 kN,跨中挠度范围为30.57～31.01 mm,SPF平行弦木桁架...     

数控激光加工试验台设计与加工斑点计算理论

【目的】将现代激光加工方法应用到木材加工中,辅以水导配合,设计数控纳秒水导激光束激光加工试验台,为纳秒激光技术加工木材提供一种新的理论和方法。【方法】以针叶材为例,在分析针叶材结构特点的基础上,基于纳秒水导激光束对针叶材型面包络成形的加工原理,研究数控激光加工试验台的结构配置形式,根据确定的结构配置形式建立试验台的开环运动控制链,从而建立纳秒水导激光束激光加工的运动学模型;在针叶材三维造型基础上,建立针叶材STL模型,研究激光加工的过切与欠切,得到正确的光斑点计算理论,获得光斑文件,为开发出纳秒水导激光加工试验台的编程系统做铺垫;基于工控机IPC和PMAC104两级开放式控制系统,开发出纳秒水导激光加工试验台控制系统。【结果】根据纳秒水导激光加工试验台的配置形式,确定激光加工试验台为COZY的结构配置形式,并建立其运动学模型r0=[y·cosγ,y·sinγ,1+z];通过建立的STL模型,得出一系列激光束触点,进而计算出光斑点的方位矢量,根据激光加工的过切与欠切分析,选出符合加工精度的光斑文件。【结论】通过对纳秒水导激光束激光加工的运动分析、纳秒水导激光加工试验台的结构配置形式分析以及纳秒激光加工斑点计算理论的研究,完成COZY配置形式的针叶材数控纳秒水导激光加工试验台样机1台;根据纳秒水导激光加工试验台的配置形式建立纳秒水导激光束激光加工的运动学模型,并经相关激光加工试验,验证所建立的模型;开发纳秒水导激光加工试验台的控制系统,并用实机检验激光加工试验台纳秒水导激光束系统的控制功能。     

工程木材可持续发展之道

美国针叶材出口联盟(American Softwoods)于2002年成立,由美国APA工程木协会、美国针叶材外销委员会(SEC)和美国南方林产品协会(SFPA)组成,是代表着美国针叶材锯材、木基结构板材、胶合木以及其他工程木材的制造商以及分等认证机构的非盈利推广机构,同美国农业部海外农业服务局进行合作,共同协调美国针叶材的海外市场开发项目。美国针叶材出口联盟中国代表处为中国工程建设专业人员、生产商、贸易商以及其他美国针叶材产品用户提供所有关于美国针叶材产品技术和贸易资料。     

轻型木结构用材料和构件制造技术研究进展

围绕"结构用木质复合材料和构件制造技术"任务的研究目标和内容、技术路线,总结分析国产规格材和定向刨花板设计方法、轻型木桁架制造技术和设计方法、结构用木质保温板制造与性能评价技术的研究现状,概要介绍了围绕国产材料应用研究课题的总体框架,旨在提升国产结构用木质材料及构件的制造水平,促进国产材料和构件的结构应用,推动轻型木结构建筑材料的本土化发展。     

轻型木楼盖用平行弦木桁架的荷载试验研究

在1.9 kPa均布活荷载下,对两种腹杆体系的平行弦木桁架进行荷载试验,测试木桁架搁栅受力以及变形情况。结果表明:相同荷载情况下,两种平行弦桁架跨中以及端部的变形相近。利用有限元模拟计算出两种平行弦木桁架跨中挠度分别为4.37、4.17 mm,与试验结果相符,远低于楼板挠度限定值L/360 (L为桁架跨度)。证明利用有限元模拟方法可以准确预测平行弦木桁架在应用中的受力以及变形情况,为木桁架搁栅楼板的安全性设计提供技术支持。