不同林龄杉木实生林物理力学性质变异研究

以湖南省金洞林场同一立地条件、不同林龄的杉木实生林木材为研究对象,按照国家标准测定其物理力学性质的气干密度、基本密度、横纹弦向全部抗压、横纹径向全部抗压等10个性状指标.方差分析发现,杉木实生林木材的10个性状指标均随林龄的增大而增加,且各指标差异显著.对其进行相关性分析,发现木材物理与力学性质间表现为正相关,其中与横纹弦向局部抗压、横纹径向局部抗压、顺纹抗弯模量、顺纹抗拉强度表现出极显著相关性,相关系数为0.207～0.680.变异系数计算结果表明,各性状的变异系数变化范围为3.57％ ～11.40％,30年生时,气干密度、基本密度、横纹弦向全部抗压、横纹径向局部抗压、顺纹抗弯强度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度的变异系数小于其他2个林龄.全部性状的变异系数均处于10％左右,说明实生林各性状总体稳定.综上可知,实生林的物理力学性质具有密切的相关性,随着林龄的增加,表现出受环境因素影响越来越小,受遗传因素影响越来越大.     

抚育间伐对人工林红松木材材质的影响

对间伐与未间伐人工林红松（Pinus koraisensis)木材材质进行系统测定、统计分析，结果表明：间伐对木材材质有很大的影响，间伐林的管胞长度、管胞直径、纤丝角、生长速率、生长轮宽度、顺纹抗压和抗拉强度、抗劈力和冲击韧性大于未间伐林；间伐林木材晚材率、生长轮密度、壁厚、壁腔比、抗弯强度和局部抗压强度小于未间伐林。其中管胞直径、生长轮宽度、壁厚、壁腔比、抗变强度、顺纹抗压和抗拉强度、横纹局部抗压强度的差异达到显著水平，表明间伐能显著地提高木材力学性能。采用综合坐标法，对间伐与未间伐人工林红松木材材质进行评定，其材质的综合性能和纸浆材性能未间伐林好于间伐林，建筑材料性能间伐林好于未间伐林。     

红锥和西南桦人工林木材力学性质的研究

为了研究树木南北向与径向位置的变化对人工林木材力学性质与气干密度的影响,该文通过对红锥、西南桦人工林木材南北向、近髓心和近树皮2个不同径向位置的力学性质以及气干密度进行测定,分析了南北向和不同径向位置2个因素对两种木材力学性质和气干密度的影响,以及木材密度与抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度的相关性.结果表明:南北向的不同对红锥和西南桦人工林木材的大多数力学性质测定项目和气干密度无显著影响,仅有红锥的弦面顺纹抗剪强度、径向握钉力和西南桦3个面的表面硬度表现为南北向差异显著.近髓心和近树皮径向位置的不同对红锥的抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和气干密度无显著影响,但对西南桦的影响则全部达到差异显著水平.两个树种木材的气干密度与木材力学性质均表现为显著的正相关关系.      

云南杉木物理力学性质的研究：彝良产杉木物理力学性质

本文报道了彝良产杉木的物理力学性质,测出其晚材率和气干密度比云南其它地区所产者均高,而顺纹抗压强度、抗弯强度、顺纹抗拉强度等有明显的降低,不符合木材密度与各强度值间的回归方程。此外,还进行了彝良和西畴产杉木纤维胞壁的纤丝角的测定。结果发现彝良产杉木纤维胞壁的纤丝角比西畴产者大9.7°,从而得出杉木的顺纹抗压强度、抗弯强度、顺纹抗拉强度等随着纤维角的增大而明显地减小。     

兴安落叶松成熟材顺纹抗拉力学模型的研究

以兴安落叶松成熟材为研究对象,通过试验法获得早晚材薄片的密度及顺纹抗拉强度,根据早晚材物理力学性质,建立并验证兴安落叶松成熟材无疵试样顺纹抗拉最大破坏载荷以及抗拉强度的力学模型。结果表明,密度可作为影响成熟材无疵试样抗拉强度变异性的主要影响因素;利用早晚材为基础单元,可建立无疵试样顺纹抗拉破坏载荷以及抗拉强度的力学表达式,其相对误差低于15%。该方法可为进一步建立兴安落叶松其他力学性质模型打下基础。     

人工林赤松幼龄材与成熟材力学性质的比较

根据人工林赤松Pinus densiflora木材的管胞长度、微纤丝角、管胞长宽比、基本密度、晚材率及生长轮宽度等材性指标的测试数据,采用最优分割法划分出人工林赤松的幼龄材与成熟材的界限,分析了人工林赤松幼龄材与成熟材力学性质差异的表现.结果表明:赤松的幼龄期为小于12 a,抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度和弦向横纹抗压强度等指标成熟材高于幼龄材,径向横纹抗压强度、弦面抗剪强度、径面抗剪强度、弦向抗劈强度和径向抗劈强度等项指标幼龄材高于成熟材.其中,抗弯强度、抗弯弹性模量、径向横纹抗压强度和弦面抗剪强度差异达0.01显著水平,顺纹抗拉强度差异达0.05显著水平.图1表6参6     

人工林红松纤丝倾角变异与管胞长度和拉伸强度的关系

本文阐述了辽宁省草河口人工林红松木材纤丝倾角和管胞长度的变异规律及其与小试件拉伸强度的关系,并对应压材和正常材进行了比较。结果得出:晚材倾角与管胞长度与小试件拉伸强度成负相关,管胞长度与拉伸强度成正相关。同令期的纤丝倾角在应压材内平均较正常材者约大36.8％,长度约短21.7％,小试件拉伸强度约低18.7％。 在针叶树木材结构上,管胞是组成整个木材体积的绝对主要成分——约占90—95％。管胞长度、直径、壁厚等的变异,直接影响着木材的物理、力学性质。管胞次生壁是胞壁的主要部分,而次生壁中层(S_2)又占整个胞壁的70—90％,故此层对木材性质有着很大影响。40年代迄今,世界各国学者研究木材细胞壁多集中在次生壁中层的探讨上,原因即在于此。 次生壁中层纤丝倾角是决定木材性质指标之一,它影响着许多木材力学性质——如顺纹压力、拉伸、弯曲及顺纹剪力等,又是木材干缩的主要原因。国外对此早在1941年有Phillips、Kollmann等(1943)就美国西加云杉Sitka spruce和松树进行过研究,继之Killer(1954)、Echolls(1955)就沼泽松Slash pine;Jurbergs。(1963)、Hatris(1965)、Cave(1966)及Meylen(1967)均进行过详尽的研究。Meylen等(1969)用x—线衍射法测量,并与直接测定比较,得出两种方法间有一良好的线     

云南杉木木材纤维胞壁纤丝角的研究

本文报道了利用偏光显微镜对云南不同地区,不同坡向和插条繁殖生长的杉木木材纤维弦壁纤丝角的测定,并对杉木的纤丝角与物理力学性质的关系进行了探讨。结果表明:杉木纤丝角的变异较大,它与力学性质有一定关系。随着纤丝角的减小,木材的顺纹抗压强度、抗弯强度、顺纹抗拉强度和冲击韧性明显地增加。因此,杉木的品质评定应将纤丝角作为重要的因子。     

基于纤维角预测的针叶材抗压弹性模量建模方法

目的针叶材的管胞不仅具有输导养分的作用，而且具有较强的支撑能力，其管胞分布状态影响着木材力学特性。探究管胞分布状态与木材力学特征的内部关系对实现木材抗压弹性模量的预测有重要意义。方法本研究从针叶材管胞效应入手，设计了一套集光源发射、光斑采集与分析、木材遍历为一体的纤维角检测平台，构建了木材纤维角分布与其抗压弹性模量的数值关系模型。首先，利用最小二乘法拟合投射在木材表面激光光斑的椭圆轮廓，完成纤维角测量；然后，通过分析纤维角测量误差，选用系数为20的均值滤波方法以提高纤维角测量精度；通过对木材遍历采样，完成纤维角分布的采集；最后，以木材两个面上纤维角分布的均值、潜入系数与标准差为输入，以试样的抗压弹性模量为输出，构建了6输入1输出的4层神经网络，完成抗压弹性模量的预测。按照GB/T 15777—1995《木材顺纹抗压弹性模量测定方法》加工了落叶松试样100个，应用检测平台采集了相应试件的纤维角分布后，采用力学试验机得到对应力学真值，按照3:1的比例划分训练样本与测试样本。结果平均滤波次数选取20时，该设备纤维角采集测量误差达到0.65°以下；分别构建了以双面纤维角分布特征、单面纤维角分布特征以及双面纤维角分布特征均值为输入，抗压弹性模量为输出的网络预测模型。实验比较发现:以双面纤维角分布特征为变量的网络模型预测精度上优于其他两组，此时网络预测的抗压弹性模量准确率达到90.80%。结论应用纤维角分布特征可以实现针叶材抗压弹性模量的有效预测。最小二乘拟合与均值滤波法的结合可以有效、准确地表达纤维角的特征信息。纤维角的均值、潜入系数与标准差可以有效描述纤维角的分布特征。在构建木材抗压弹性模量时，木材双面的纤维角分布特征对其抗压弹性模量预测精度最高。      

木麻黄木材密度与力学性质株内变异的研究

对１６株采自福建莆田的木麻黄株内不同高度、圆周不同方位木材密度及其径向变异和力学性质的测定与分析,结果表明：木材基本密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、冲击韧性在株内不同高度上差异极端显著,顺纹抗压强度差异显著;在圆周不同方位上,４项力学性质和基本密度均为南北向高于东西向,冲击韧性、抗弯强度、抗弯弹性模量在圆周不同方位上差异显著,基本密度和顺纹抗压强度未表现显著差异．株内不同高度对木材密度和力学性质的影响大于圆周不同方位．在株内不同高度径向上,木材密度自外到内均逐渐减小,变化趋势大致相同     

马尾松间伐材材性的研究

本文主要研究了马尾松间伐材的纤维形态、化学成分及主要物理力学性质,并与成熟材进行了比较．结果表明,间伐材管胞显著较短、宽度窄、胞壁较薄,长宽比明显较大,纤维素含量略高而木素和浸提物含量较低．年轮较窄、晚材率大．生材含水率低,干缩性小．气干密度、顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量与成熟材差异不显著,冲击韧性明显较大．同时对间伐材中应力木的超微构造和材性,也进行了观测和讨论     

苦竹竹材物理力学性质的研究

测试了苦竹竹材的物理力学性质,用回归分析法探讨了竹龄与竹材各项物理力学性质之间的关系,结果表明:竹龄对苦竹竹材的物理力学性质有显著影响;苦竹竹材的径向、弦向、体积干缩系数随竹龄增加逐渐减少;其气干密度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度和抗弯强度都随竹龄增加而增加,至3~5年较稳定.竹竿由下至上,含水率、干缩性逐渐减少;气干密度逐渐增加,力学强度亦相应提高.     

滨海沙地和山地红壤湿地松人工林材质的比较

通过对滨海沙地和山地红壤湿地松人工林木材物理力学性质和管胞形态的测定和比较分析 ,结果表明 :滨海沙地湿地松人工林木材除硬度大于山地红壤湿地松人工林外 ,其余物理力学性质指标均稍小于山地红壤湿地松人工林 ;滨海沙地湿地松人工林木材管胞长度和宽度在同一年轮内均小于山地红壤湿地松人工林 ,长宽比大于山地红壤湿地松人工林 ,且滨海沙地湿地松人工林工艺成熟期比山地红壤湿地松人工林早两年左右。经差异显著性t检验表明 :滨海沙地和山地红壤湿地松人工林木材物理力学性质指标中顺纹抗压强度、抗弯弹性模量和冲击韧性差异极显著 ,抗弯强度差异显著 ,其余物理力学性质指标差异不显著。研究结果为湿地松人工林培育和木材合理利用提供科学依据。     

马尾松枝桠材应压木与对应木的化学及物理力学性质研究

研究了马尾松枝桠材中的应压木和对应木的化学、物理及力学性质．并与正常干材对比。结果表明：它们在化学组分、纤维素相对结晶度、密度、胀缩性、吸水性、顺纹抗压、抗弯强度及其弹性模量等方面存在明显的差异。     

人工林刺槐木材物理力学性质研究

目的刺槐作为我国重要的速生用材树种,被广泛应用于北方人工林种植,深入研究刺槐木材的物理力学性质,为刺槐人工林建设经营以及木材的高效精细化利用提供科学依据。方法本文对采自于山东省东营市刺槐林场的4株不同树龄人工林刺槐沿树干等分成0.65 m长若干小段并顺序编号,测定和分析每段木材的物理性质(气干密度、全干密度、基本密度)、力学性质(顺纹抗压强度、横纹径向全部抗压强度、横纹弦向全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量)以及化学组分(纤维素、半纤维素、木质素)含量,并通过SEM电镜扫描图对各段木材的微观构造进行对比分析。结果刺槐木材的气干密度、全干密度、基本密度、顺纹抗压强度、横纹全部抗压强度(径向、弦向)、抗弯强度、抗弯弹性模量均随树龄的增大而增加,随树干位置增高呈现先增大后减小的规律。将木材气干密度与顺纹抗压强度、横纹(径向、弦向)全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量分别进行线性和幂函数拟合,两种模型均能很好地拟合试验结果,拟合度R2值为0.865~0.895。各段木材化学组分中纤维素含量随树龄及树干高度位置的变化规律与木材各项力学性质的变化规律相似。木材的微观构造中导管占比率随树龄增大而减少,随树干高度位置增加呈现出先减后增的变化规律。结论10年生、15年生、20年生、25年生刺槐木材的气干密度、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量均为中级以上,是良好的家具和建筑用材。在利用时应充分考虑不同树龄木材和树干不同位置的差别。密度作为影响木材力学性质的直接要素,可根据相关方程通过刺槐木材的密度值估算部分力学性质的数值。刺槐木材纤维素含量与木材各项宏观力学性质相关度很高,而木材导管占比率的差异则从微观构造上揭示了木材密度变化的内在机理。      

造林密度对湿地松人工林木材性质的影响效应

湿地松4种初植密度（900、1350、1800、2700株/hm^2)林分间树高、胸径、材积、蓄积量和单位面积上1-2级优势木数理等因子存在着显著的差异。初植密度对其人工林木材管胞解剖特征、化学成份含量、干缩性状和木材力学性能有一定的影响，但没有达到显著的程度。稀植的林分木材纵向干缩大、差异干缩大。1800、1350株/hm^2的林分，其木材管胞长、长宽比大、微纤丝角小，干缩特性适中，力学强度较高，适于培养建筑结构用材。1800株/hm^2林分单位蓄积量大，管胞长、长宽比大、纤丝角小，纤维纱与综纤维素含量高，木素含量低，适于培育纸浆材。