木材横纹理断裂及强度准则

以杉木为研究对象从宏观和微观上研究了木才横纹断裂的性质，并阐述了木才的强韧机理。研究表明：木材横纹Ⅰ型裂纹扩展方式是先沿纤维开裂伸展，然后再沿横截面作韧性断裂，其扩展过程分线性、稳定和非稳定性3个阶段；顺纹启裂时的断裂韧性与试件尺寸无关，是木材的固有属性；木材因其多胞及纤维增强的多层胞壁结构，而具有很强的抗横断韧性，不会因裂尖应力奇异性而发生低工作应力破坏，故在对含横纹理裂纹的木构件作安全设计时，建议仍采用传统的强度准则，考虑净尺寸上的常规强度即可。     

FRP-木材粘结界面断裂参数研究北大核心

为研究FRP(纤维增强复合材料)-木材断裂界面的发展规律、界面破坏形式和机理,对缝高比为0.3和0.4的2组试件分别进行三点弯曲断裂试验和四点剪切断裂试验。研究结果表明:断裂面产生于木材与胶层、FRP与胶层界面,多数情况下裂缝会在两种断裂面内穿插扩展。根据荷载挠度曲线,得到起裂荷载P_(ini)和断裂荷载P_(max),并计算起裂韧度Kini和失稳断裂韧度K_(max)。缝高比为0.3和0.4的2组试件,其Ⅰ型断裂的平均起裂韧度分别为0.438 MPa·m^(0.5)和0.316 MPa·m^(0.5),平均失稳断裂韧度分别为0.448 MPa·m^(0.5)和0.326 MPa·m^(0.5);Ⅱ型断裂的平均起裂韧度分别为0.159 MPa·m^(0.5)和0.209 MPa·m^(0.5),平均失稳断裂韧度分别为0.166 MPa·m^(0.5)和0.213 MPa·m^(0.5);Ⅰ型与Ⅱ型断裂的起裂韧度与失稳断裂韧度比值在95%以上。FRP-木材粘结界面的破坏形式与主断裂面发生的位置以及断裂面的扩展类型有关,起裂韧度可作为评价FRP-木材粘结界面的断裂标准。     

外力作用下竹材不同尺度的断裂行为及机制

【目的】聚焦于探究在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下，竹材在宏观、组织和细胞等不同尺度的断裂行为，剖析外力作用下竹材断裂机制，为竹材新技术、新工艺、新产品开发提供理论依据。【方法】以毛竹为研究对象，对其施加顺纹劈裂和径向横纹压缩作用，利用场发射扫描电镜（FESEM）观察维管束和薄壁组织及导管、纤维和薄壁细胞的断裂形貌和裂纹扩展路径，结合纳米压痕仪测量纤维和薄壁细胞2类细胞壁的微观力学强度，探索竹材在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下不同尺度的断裂破坏特性。【结果】竹材在顺纹劈裂力作用下，宏观上呈顺纹劈裂破坏，断裂形貌近乎为直线状；在组织层面，维管束中纤维鞘和薄壁组织中沿顺纹劈裂，维管束中导管的细胞壁呈撕裂破坏；在细胞层面，纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏，有少数薄壁短细胞的细胞壁被撕裂。竹材在径向横纹压缩力作用下，宏观上呈压溃破坏，在顺纹方向形成系列不规则裂纹；在组织层面，维管束受到明显破坏，纤维鞘中形成不规则裂纹，导管的细胞壁被压溃，薄壁组织呈阶梯状分层破坏；在细胞层面，与顺纹劈裂力的破坏模式相似，纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏，不同的是裂纹在部分薄壁短细胞交接处会发生转向，沿径向拓展，...     

竹材断裂特性研究进展

随着竹材在建筑行业应用领域日趋广泛,其断裂特性成为安全设计考虑的重要因素。文中简要综述了近年来国内外在竹材断裂韧性测试和断裂机理研究方面的主要进展,并着重强调应借鉴国际生物材料界从生物材料分级结构角度研究材料增韧机制的理念,从宏观、组织和细胞水平及分级界面的角度来定量揭示竹材的增韧机制。     

竹材横向断裂的物理模型与能量吸收机制:纤维束的断裂与抽拔

采用细观力学方法,研究竹材在横弯断裂过程中竹纤维束断裂与抽拔这2种损伤模式的能量吸收机制,并实际计算基本组织开裂、界面分层、竹纤维束断裂、竹纤维束抽拔4种损伤模式对竹材横弯断裂的增韧贡献。结果表明:1)不同组织结构在损伤演化过程中会因不同的能耗而具有不同的增韧贡献,在这4种导致竹材优良强韧性能的主要结构因素中,单位面积上纤维束拔出功对断裂功的贡献最大,其次是纤维束断裂;2)通过对试件的断裂总耗能试验值与按照4种损伤模型计算的耗能理论值进行比较,二者结果很接近,表明本文对竹材不同组织结构在横弯失效中的力学功能所建立的物理模型基本正确。     

竹材在压缩大变形下的力学行为Ⅱ.微观变形特征

以毛竹小试件为对象,使用显微加栽装置研究了竹材在三个方向的压缩大变形下微观结构的变化特征。研究表明,竹材在径向受压和弦向受压时具有相同的屈服极限,这主要取决于薄壁基本组织在横向具有相同的屈服行为。由于竹材基本组织是传递荷栽的优良基体,竹壁在径向压缩和弦向压缩下具有相同的宏观力学行为,可视为两相纤维复合材料;在轴向压缩大变形下,竹材承栽的主体是竹纤维,轴压屈服极限是横压屈服极限的3倍。     

竹材横向断裂的物理模型与能量吸收机制:基本组织开裂与界面脱粘

采用细观力学方法,研究竹材在横弯断裂过程中基本组织开裂与界面脱粘这2种损伤模式的能量吸收机制,并推导得到这2种损伤模式的应变能释放率解析式,以及含垂直纹理裂纹的竹试件在承受弯曲载荷时、横向裂纹转向顺纹启裂时的临界应变能释放率解析式。     

竹展平板胶合性能研究

为促进竹材展平技术推广应用和新产品开发,选择毛竹展平板为研究对象,对比研究了毛竹展平板以竹青与竹青(O/O),竹青与竹黄(O/I),竹黄与竹黄(I/I)三种界面胶合时板材的拉伸和剪切强度以及浸渍剥离性能。研究结果表明:三种胶合材剪切强度O/O胶合时最大,O/I次之,I/I最小,且胶合强度均满足GB/T 9846—2015标准中Ⅰ类胶合板的强度要求;在Ⅱ类浸渍剥离试验中,三种胶合材胶层均未发生剥离,而在Ⅰ类浸渍剥离试验中,O/O和I/I胶层剥离长度平均值分别为36.16 mm和60.05 mm,O/I胶层虽未发生剥离,但测试样发生了回弹弯曲变形和开裂。浸渍剥离试验结果反映出现有工艺生产的毛竹展平板尺寸稳定性不佳。     

竹材的微观结构及其与力学性能的关系

采用宏观与微观相结合的方法,研究了不同种类不同部位的沿壁厚分层竹材的力学性能与生物组织微结构的关系。在扫描电镜内进行试验动态测试,并分析其形态。竹材主要由承力的纤维厚壁细胞和起速接作用并传递载荷的薄壁细胞基体所组成。竹材具有良好的比强度,比刚度,是其厚壁细胞竹纤维排列整齐的结果。在宏观力学性能方面;毛竹高于蒿竹,靠上部大于基部,竹壁外层优于内层,这都是与纤维组织细密、纤维层厚、纤维密度大等因素有关。对竹材生物组织微观结构合理分布和独突优越性的了解,不仅对竹材细胞组织的真实形态有进一步的科学认识,而且对研制竹/塑及其它复合材料增强的有效性和纤维铺层设计都有实际意义,并有助于对不同部位竹材的充分利用。     

MA-SEBS对木纤维/聚丙烯复合材料冲击断裂行为的影响(英文)

马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(MA-SEBS)用作聚丙烯/木纤维复合体系的界面相容剂及冲击改性剂,来提高其界面粘接及冲击强度。研究了MA-SEBS含量对PP/WF复合材料冲击断裂行为的影响,当MA-SEBS含量达到8%时,冲击性能达到了最大值,进一步增加到10%并未提高其断裂韧性,但动态热机械分析(DMA)表明复合材料刚性的提高,这归因于PP/WF界面的改善,当MA-SEBS超过8%,聚丙烯与木纤维分子间的相互作用增强。扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的断裂表面,表明木纤维与聚丙烯表面强烈的界面粘结。图5表1参11。