竹材横纹压缩的应力松弛

以毛竹(Phyllostachs pubescens)为对象,对竹材应力松弛规律进行了实验研究,分析了不同温度及不同含水率对竹材横纹压缩的应力松弛特性的影响,建立了描述竹材横纹压缩应力松弛模型。实验表明,竹材横纹压缩应力松弛与含水率、温度、应变水平密切相关,随着温度的升高和含水率的增加,竹材的应力松弛速率增大,应力松弛时间缩短。     

竹材径向压缩蠕变行为研究

探讨了毛竹在恒定压力下与不同温度和含水率的关系,确定其对应的蠕变模型,同时研究了竹节对竹材蠕变性能的影响.结果表明:在压应力小于屈服极限时,所选用的勃格四元件模型可以用来模拟竹材径向压缩的短期蠕变行为,四元件参数值均随温度和含水率的增加而减小,竹材带节后其蠕变黏性变形量增大.     

宽温度含水率域桦木横纹拉伸蠕变研究

木材受力会蠕变变形,在实际使用过程中,其蠕变变形往往受环境温度和湿度的双重影响。而精确控制试件含水率一直是研究难点。通过对试件包裹耐高温薄膜(PVDC)并采用带湿度附件的DMA精准控制试件含水率,在宽温度范围内对宽含水率范围的桦木(Betula pendula)进行了横纹拉伸蠕变性能研究。结果表明:桦木横纹拉伸蠕变的瞬时柔量和蠕变柔量均随着温度和含水率的变大而增大,在高温高含水率条件下与低温低含水率条件下有数量级之差。在一定温度和一定含水率水平组合下,桦木横纹拉伸蠕变存在突增的现象,这一现象与玻璃化转变温度有关。温度和含水率对于桦木横纹拉伸蠕变起着一种复杂的交互作用。     

维管束分布及结构对竹材宏观压缩性能的影响

深入研究竹材宏观压缩性能的影响因素。以散生竹毛竹,丛生竹慈竹、花竹、绿竹为研究对象,分别测试基本密度、维管束分布密度、纤维鞘组织比量、纤维形态及比例等关键特征数据,建立特征数据与竹材宏观压缩性能的关系并分析其对宏观压缩性能的影响。结果表明:1)散生竹毛竹,丛生竹慈竹、花竹、绿竹四种竹材维管束的分布密度、形态及组成差异较大,毛竹维管束的尺寸明显小于丛生竹,丛生竹均含游离纤维股且多为薄壁纤维;2)4种竹材宏观压缩应力—应变曲线相近,但力学性能存在明显差异;3)基本密度、维管束分布密度、厚壁纤维组织比量与竹材顺纹压缩性能正相关,且基本密度的相关性最高。基本密度是评价竹材顺纹抗压强度和压缩模量最可靠的物理因素。不同竹种维管束的分布密度主要影响竹材抗压强度,对压缩模量影响较小。维管束内厚壁纤维的组织比量也是影响竹材抗压强度和压缩模量的重要结构因素,厚壁纤维组织比量越大,压缩性能越好。     

木材横纹压缩应力-应变关系及其影响因素研究进展

木材横向压缩下应力-应变关系对压缩材料热压工艺的设计和最终产品的物理力学性能有着重要的影响。从木材横纹压缩应力-应变关系和屈服点的确定入手,重点阐述从微观到宏观角度的木材自身组织构造特性,以及压缩工艺参数中温度、含水率等因素对木材横纹压缩应力-应变关系的影响,并对今后木材横纹压缩技术研究方向提出了建议。目前木材横纹压缩变形机制的研究多是围绕木材整体压缩开展,缺乏木材应力-应变关系随木材自身特性及含水率、温度交互作用变化规律的系统研究,以及湿热状态下层状压缩木材内部屈服应力差形成机制的研究。要实现层状压缩木材压缩层位置和厚度的可控性,需要在准确确定木材屈服点和掌握木材应力-应变关系的湿热响应规律的前提下,科学构建适用于湿热条件下木材层状压缩应力-应变关系模型。     

木材普通蠕变和机械吸湿蠕变研究概述

木材是一种具有不同细胞类型的天然纤维复合材料,其细胞壁的壁层结构与化学组分具有多样性。在静态恒定应力作用下,木材形变随时间延长而逐渐增大,即产生蠕变。木材蠕变是影响木制品和工程构件质量以及结构设计安全性的一个关键特性。根据木材中的水分状态,木材蠕变可以划分为"含水率平衡态时的普通蠕变"和"含水率非平衡态时的机械吸湿蠕变"。本文分别阐述了木材普通蠕变和木材机械吸湿蠕变的现象和特点;围绕木材的普通蠕变,归纳了木材组织结构、含水率、温度和应力水平等因素的影响;针对木材的机械吸湿蠕变,重点从分子水平、细胞壁层结构、物理老化等方面解释其发生机制,并论述微纤丝角、化学组分、含水率和温度等因素对机械吸湿蠕变的影响。此外,本文还总结了应力/应变本构方程和Kelvin-Voigt模型模拟木材蠕变的研究进展,分别概述了普通蠕变和机械吸湿蠕变的数值模拟过程及其应用。木材蠕变特性受其自身复杂的组织构造和环境条件的影响,且各因素之间又存在一定程度的交互作用,使得木材蠕变的研究仍有较多方面尚未涉及。建议今后的研究重点从以下4个方面展开:1)针对木材正交各向异性的构造特点,采用不同的载荷类型和形变模式进行组合测试,系统表征木材的正交异向蠕变特性;2)解明湿热条件下,水分、温度以及二者的交互作用对木材组分以及蠕变行为的影响,探索温湿度场中蠕变柔量与泊松比的同步实时测定;3)明确单根纤维(管胞、木纤维细胞)的机械吸湿蠕变行为规律,并确定木材组分,尤其是半纤维素在木材机械吸湿蠕变中的作用机制,从分子水平上解释氢键作用对木材机械吸湿蠕变的影响机制;4)构建能够充分解释木材蠕变特性内在机制和外在影响的蠕变模型。     

木材蠕变模拟研究概述

综述树种和材性变异、应力水平、温度、含水率等因素对木材蠕变的影响,介绍分析含水率稳定和变化条件下木材蠕变模拟预测等方面的研究进展情况.我国木材蠕变特别是木材的机械吸附蠕变研究尚缺乏系统性,应综合考虑不同的影响因素对木材蠕变进行充分研究,以建立不同条件下木材蠕变预测的模型,为国内木材蠕变研究及木结构建筑的安全和可靠性设计提供基础.     

样品尺寸对竹材顺纹压缩力学性能的影响研究

以毛竹为研究对象,通过对不同尺寸的样品进行顺纹压缩测试,分析样品尺寸对竹材顺纹压缩模量和顺纹抗压强度的影响。结果显示：竹材的顺纹压缩模量与竹壁厚度、样品高度、弧度呈正相关关系,顺纹抗压强度与竹壁厚度、样品高度、弧度呈负相关关系。在弹性变形阶段,样品尺寸的增加会提高维管束的组织比量而增大竹材顺纹压缩模量的计算值,在塑性变形阶段,样品尺寸和弧度会导致提前失稳而降低竹材的顺纹抗压强度。     

云南4种典型材用丛生竹宏观解剖结构与主要物理力学性质的关系

对云南４种典型的材用丛生竹（龙竹Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｕｓｇｉｇａｎｔｅｕｓ,甜龙竹Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｕｓｂｒａｎｄｉｓｉ,黄竹Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｕｓｍｅｍｂｒａｎａｃｅｕｓ,油勒竹Ｂａｍｂｕｓａｌａｐｉｄｅａ）的维管束密度、纤维比量、密度、含水率、干缩率、顺纹抗压强度和弦向抗弯强度的检测结果认为：４种竹材之间和同一竹种内径向、弦向和纵向上的结构和物理力学性质的分布存在着较大的差异。对结构指标与主要物理力学性质之间关系的分析结果认为：纤维比量比维管束密度与竹材物理力学性质的关系更为密切;４种竹材的纤维比量与密度、弦向抗弯强度和顺纹抗压强度呈正比关系,与饱湿含水率呈反比关系。     

竹材蠕变应力指数的确定

对拉伸蠕变与球型压头下的压痕蠕变进行了理论分析,推导出宏观压痕试验得出的压痕蠕变应力指数与单轴拉伸试验得出的蠕变应力指数相等.在此基础上,以毛竹为研究对象,测试了其拉伸蠕变和宏观压痕蠕变,并分析了两者的蠕变行为及其联系.结果表明:竹材拉伸蠕变变形、竹材端面压痕蠕变压痕位移随时间和荷载的增加而增大,弹性段应变与应力呈线性关系;拉伸蠕变试验所测得的蠕变应力指数为1.36,在240、480、720 N的规定试验力下,竹材端面压痕蠕变试验所得的蠕变应力指数为1.47.     

温度对重组竹短期受压蠕变性能的影响

通过对重组竹受压试件进行短期蠕变试验,研究温度对重组竹受压试件蠕变特性及蠕变规律的影响。针对不同应力水平下温度对重组竹短期受压蠕变的影响,研究了在同一应力水平7.5%下,重组竹在5种不同温度下的24 h顺纹受压蠕变性能;进一步比较了重组竹在应力水平为7.5%,15%,30%且温度分别为25,50,75℃情况下的24 h顺纹短期受压蠕变特点。最后,采用Burgers模型对上述不同温度变量和不同应力水平变量下重组竹短期受压蠕变曲线进行拟合分析。结果表明:在重组竹顺纹受压蠕变中,温度和材料应力水平越高,瞬时弹性变形越大,重组竹蠕变应变总量越大,重组竹抵抗蠕变性能越弱,且较高温度和较高应力水平的同时作用会对重组竹构件产生不利影响;Burgers模型的拟合决定系数基本均在0.98以上,说明Burgers模型能够较准确地描述温度对重组竹短期受压蠕变曲线特性的影响。根据试验与拟合曲线特性可知,重组竹顺纹受压蠕变中弹性变形占80%以上,说明在不同温度下重组竹顺纹受压蠕变中弹性变形占主要部分,随着温度的升高,弹性变形有所下降,黏性变形逐渐增加。     

Compression of wood under saturated steam, superheated steam, and transient conditions at 150°C, 160°C, and 170°C

In this paper, the compressive deformation of hybrid poplar wood (Populus deltoides?×?Populus trichocarpa) at high temperature (150, 160, and 170°C) and under various conditions of steam pressure was studied. Temperature and conditions of steam environment affected the relative density change and creep deformation during compression, as well as properties of the resulting densified material. While the temperature significantly affected the compression deformation of specimens compressed under transient and superheated steam conditions, temperature within the range studied had little effect on the compressive deformation in saturated steam. In all tested conditions, compression deformation was achieved without cell wall fractures. Higher temperature of compression, regardless of steam condition, resulted in lower equilibrium moisture content. In specimens compressed under saturated steam, the modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE) were increased proportionally to the increase in density, while the compression under superheated steam produced lower increase in the MOE and MOR than expected based on the increase in density. Compression in transient steam conditions at 170°C produced densified wood with higher MOE and MOR than expected based on the increase in density.     

Influence of stress level on compression deformation of wood in 170°C transient steam conditions

Abstract

Compression creep experiments of hybrid poplar (Populus deltoides×Populus trichocarpa) were performed in a pressurized vessel equipped with a heated hydraulic press. The viscoelastic response at various stress levels (2–7 MPa), a temperature of 170°C and transient steam conditions was studied. Moisture content and oven-dry density of compressed specimens were determined. While some recovery of compression strain occurred, compression resulted in permanent deformation and increased wood density. The influence of stress level on the amount of set recovery of compressive deformation was evaluated after 24 h water soaking. Applied stress level had a significant effect on the compression deformation. The initial strain, as well as creep strain, varied depending on the applied stress level. The highest oven-dry density was obtained at a stress level of 6.9 MPa. Lower stress levels resulted in lower moisture content after the compression process, while the equilibrium moisture content of compressed specimens was not significantly affected by stress level. Set recovery increased from 20% to 65% with increased stress level from 1.7 MPa to 4.1 MPa, then decreased to 53% for specimens compressed at 6.9 MPa. Moisture content after the compression process significantly affected the set recovery.     

竹材刨花板蠕变性能的研究

结构用刨花板由木质刨花和胶粘剂热压而成,属高分子材料,具有粘弹性。在负荷作用下产生弹性变形,在长期负荷下发生蠕变。试验表明,竹材制成的酚醛胶刨花板,在高湿环境下,比竹材脲醛胶刨花板有较好的抗蠕变能力;如在竹材刨花板上贴上一层竹席,则抗蠕变性能进一步提高。竹材脲醛胶刨花板比木材脲醛胶刨花板有较好的抗蠕变性能。在低湿度环境下,所有板材的蠕变性能差别较小。     

Constitutive equation of wood at variable humidity and temperature

Summary Theoretical analysis of the effects of variations in moisture content and temperature on the creep of wood is presented. Thermodynamics of the processes of diffusion of water in wood microstructure is discussed and distinction is drawn between macrodiffusion and microdiffusion. The constitutive relation for steady states of moisture content and temperature is formulated on the basis of Maxwell chain model whose viscosity coefficients depend on moisture content and temperature. It is shown that the apparent acceleration of creep due to simultaneous drying (or wetting) as well as heating (or cooling) may be modeled as additional, stress-induced shrinkage (or swelling) and stress-induced thermal expansion (or contraction), described by shrinkage and thermal expansion coefficients that depend on the absolute values of the rates of pore humidity and temperature. Certain other sources of irreversibility of creep are also discussed.Thanks are due to Forest Products Laboratory of the U.S. Department of Agriculture, Madison, Wisconsin, for funding a large part of this work under subcontract FP-81-0389. Thanks are also due to John J. Zahn, research engineer from this laboratory and the subcontract monitor, for his numerous valuable discussions during the progress of the work.     

不同含水率条件下竹材热处理内部温度变化规律

利用T型热电偶测量不同含水率条件下竹材热处理时内部温度变化规律,与计算值进行对比,结果表明:置于热空气中的竹片,随着含水率增加,芯层、表层温度达到热空气温度所用时间逐渐增加,但表层温度变化受含水率影响较芯层小;置于热压机中的竹片,随着含水率增加,芯层温度变化规律受含水率影响不明显;置于热空气、热压机中的竹片,内部温度变化规律测试值与计算值有良好的吻合性。     

超声-抗菌石蜡处理对竹材防霉性能的影响

为增强竹材的防霉性能,以毛竹作为研究材料,先对竹材进行超声预处理,制备了抗菌石蜡乳液对竹材进行浸渍改性处理,并对改性后竹材的含水率、吸水率、防水效率和防霉性能进行了测试。选用天然植物中的2-羟基-1,4萘醌作为防霉剂,选用司班80(Span80)和吐温80(Tween80)作为58号食品级石蜡的复配乳化剂,考虑了亲水亲油平衡(HLB)值对石蜡乳化的影响,制得稳定的抗菌石蜡乳液。利用抗菌石蜡乳液对超声处理后的竹片进行浸渍处理,采用L₉(3³)正交试验设计,以石蜡乳液固含量、干燥温度和干燥时间为因子,以含水率和浸泡768 h后的防水效率为测试指标。结果表明,当Span80和Tween80的质量比为2∶3、HLB值为10.72时,石蜡乳液的稳定性最好。对改性后竹材含水率的影响从大到小依次是石蜡乳液固含量、干燥温度、干燥时间。当石蜡乳液固含量为5%、干燥温度为70℃、干燥时间为1.5 h时,试件含水率最低为4.11%。浸泡768 h后对竹材防水效率影响从大到小依次是干燥温度、石蜡乳液固含量、干燥时间;当石蜡乳液固含量为15%、干燥温度为40℃、干燥时间为1.5 h时,试件防水效率最高为32.15%。超声处理并不能有效阻止竹材的霉变,超声联合抗菌石蜡乳液改性后的竹材防霉性能有明显提高,改性竹材在28 d霉变试验后表面无菌丝、霉点。     

13种竹种子低温储存条件及种子育苗环境研究

为解决竹子种子长期保存问题,以马来龙竹、云南龙竹、巨龙竹、金平龙竹、麻竹、长节勒竹、云南箭竹、棉花竹、爪哇巨竹、大泰竹、笻竹、方竹和毛竹13种竹子的成熟种子为材料,通过研究不同低温、低温下不同储存时间、不同含水量、不同发芽设施和不同基质对种子发芽率的影响,来判断竹子种子保存的适合条件。结果表明：1）除笻竹和方竹的种子外,大多数竹种的种子在低温储存5个月内,随着温度由10℃逐渐降低到-16℃,种子发芽率会有不同程度的增高;2）在-16℃条件下,随着储存时间的延长,种子发芽率会有所下降;3）种子含水量会在很大程度上影响种子的发芽率,含水量超过在一定临界值,随着含水量的增加,种子发芽率会显著下降;4）选择不同的种子发芽设施也会影响种子发芽率,生产中宜选用具有微喷灌条件的温室进行育苗;5）在无菌红土、黑土和蛭石这3种基质中,蛭石是竹子播种育苗的适宜基质。     

γ射线辐射杉木压缩木材的固定和蠕变(英文)

为了探讨木材压缩变定固定的机理 ,该研究对杉木压缩木材进行γ射线辐射处理 ,射线辐射剂量分别为 0 (作为对照试材 ) ,10 3 ,5× 10 3 ,10 4 ,5× 10 4 ,10 5,5× 10 5,10 6,5× 10 6Gy ,然后测定和讨论了γ射线辐射杉木压缩木材的重量损失率、平衡吸湿含水率 (EMC)、吸湿回复率 (RSA)和吸水回复率(RSW )、绝干状态下和吸湿解吸过程中的蠕变。该研究表明 :γ射线的辐射剂量对杉木压缩木材的重量损失率、EMC、RSA、RSW有重要的影响 ,当辐射剂量超过 10 6Gy后 ,试材的重量损失率和EMC显著增大 ,RSA和RSW显著下降 ;另外 ,随着γ射线辐射剂量的增大 ,绝干状态和吸湿解吸过程中杉木压缩木材的瞬时柔量和蠕变柔量均呈增大趋势 .从该研究结果可以推测 ,当γ射线辐射剂量较大时 ,特别当辐射剂量在 5× 10 6Gy左右时 ,杉木压缩木材的细胞壁中发生了降解反应或非结晶化反应 .而且 ,该研究证明了压缩木材细胞壁主成分发生的降解反应能够使木材压缩变定得到一定程度的固定