竹材在压缩大变形下的力学行为Ⅰ.应力-应变关系

以毛竹为对象，研究了竹材在不同温度及约束条件下沿径向、弦向和轴向压缩大变形下的力学行为，建立了描述竹材在压缩大变形下的应力－应变关系。试验表明，竹材在径向施压和统向施压下具有相同的力学行为，其整个大变形过程可分为三个阶段：线弹性阶段、屈服后弱线性强化阶段和幂强化阶段。     

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.     

径向竹篾复合板的研制Ⅰ.径向竹篾(或竹块)干缩变形的防止

目前竹材加工利用中,普遍采用弦向剖篾方法,致使竹材利用率最高仅为 ４５％ 左右．为了充分合理利用竹材,提出了径向剖篾的加工方法和以径向竹篾作为竹胶合板构成单元的设想．径向竹篾干缩时产生严重的纵向弯曲变形,是必须解决的首要问题．为此,在分析产生弯曲变形原因的基础上,进行了防止干缩变形的多种实验研究,并取得了良好的效果．通过综合评价,认为竹篾束缚干燥法在径向竹篾复合板生产中具有良好的应用前景     

不同地位级雷竹竹材的物理力学性质比较

测定了不同地位级不同竹龄雷竹竹材的物理力学性质,结果表明:不同地位级雷竹竹材的基本密度和力学性质都随竹龄的增大而提高;径向、弦向和体积全干缩率随竹龄增大而减少,地位级Ⅱ的竹材的基本密度和力学性质高于地位级Ⅰ的,径向、弦向和体积全干缩系数小于地位级Ⅰ;不同地位级的竹材基本密度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度有显著差异.     

竹材横纹热压流变学性质的研究

以毛竹为对象,研究了在不同应力水平及不同温度、含水率下竹材横纹压缩的蠕变特性。实验结果表明,竹材横纹压缩蠕变组分与含水率、温度、应力水平密切相关;当压应力在屈服极限以下时,竹材横纹压缩蠕变的三种组分总量均与压应力、温度和含水率成正比,但温度和含水率的升高会使弹性组分的比量下降、粘弹性和粘性组分的比量增大。     

竹材热解及炭化收缩特征分析

对四种竹材的热解行为及炭化收缩现象进行了分析研究,结果表明:(1)竹材的种类和年龄对其热解特征和炭化收率有重要影响;(2)炭化过程中竹材收缩率随温度升高而增大;(3)竹材的炭化收缩率在不同年龄、不同部位也有差异.在相同炭化温度下,竹材炭化过程中切向和径向的收缩率高于轴向.     

木材湿热软化径向压缩变形特征研究进展

压缩变形特征是压缩木研究的重要内容。文中针对木材湿热软化径向压缩变形,从压缩变形的影响因素、压缩变形位置对其力学性能的影响和压缩变形固定3个方面综述国内外研究进展,包括树种、生长轮构造和压缩工艺对木材压缩变形的影响,压缩变形位置对力学性能的影响,以及热处理对压缩变形的影响,指出木材湿热软化径向压缩研究中关于压缩变形需要继续解决的主要问题以及发展方向,以期为湿热软化径向压缩木材的进一步研究和应用提供参考。     

干缩法测定黄竹纤维饱和点的研究

以黄竹为研究对象，测定了不同含水率下黄竹的径向和弦向干缩率．采用曲线拟合建模法，用三次曲线对试验数据进行拟合，经检验拟合效果较好。根据曲线性质和试验数据的特点，找出曲线上变化的关键点，定义为竹材纤维饱和点。由弦向和径向干缩得出的黄竹纤维饱和点分别为24．64％和29．65％。     

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，...     

竹材梯度结构对弯曲力学性能的影响

竹材梯度结构对力学性能影响显著,尤其是在弯曲应力下,更呈现明显的非对称行为。文章对竹材梯度结构进行详细解析,提取了维管束形状、纤维鞘面积、维管束梯度变化规律等多个梯度因子,然后对其弯曲力学性能进行测试,解析竹材梯度结构因子与弯曲力学性能之间的关系,阐明梯度结构对弯曲力学的影响机制。结果发现,毛竹维管束沿径向梯度分布的曲线属于下凹型曲线,梯度分布指数n=2.28;从竹青到竹黄,维管束长径比呈现明显下降的趋势,靠近竹青侧的维管束长径比较大,靠近竹黄侧的维管束长径比较小,形状更趋近于圆形;对比了竹黄侧加载和竹青侧加载2种模式下的竹材弯曲力学性能,当竹青侧受压、竹黄侧受拉的情况下,竹材的弯曲韧性最好;当竹青侧受拉、竹黄侧受压的情况下,竹材的弯曲模量最大。     

热压过程竹材的径向应变特性

竹材的径向应变直接影响到很多竹产品的表面平整度和厚度公差.通过采用动态电阻应变仪对热压不同阶段竹材的径向应变进行检测,表明在压力和温度的共同作用下,在升温阶段,竹材的径向应变经历了由小变大,再由大变小的过程.在保温降压阶段,随压力降低竹材产生径向回弹,径向应变逐渐减小,当压力降到零时,竹材仍保持一定的负应变.在卸压后的自然冷却过程中,随冷却时间延长竹材径向应变呈增加趋势,温差越大,负应变越大.在热压过程的各阶段,在相同压力和温度条件下,不同试样应变值存在较大差异.     

龙竹竹材的微波干燥特性研究

对龙竹竹材在微波干燥下的干燥特性进行了研究。结果表明:微波功率和竹材构造对干燥特性有显著影响;竹材径向干缩率大于弦向干缩率;纵向干燥速度大于弦向和径向;竹材水分排除主要沿纵向,其次为弦向;竹材试件尺寸大小对竹材干缩率没有影响,试件长度对干燥速度有较显著影响。     

开槽圆锯片热变形的试验研究

本文研究了圆锯片径向槽的数量、长度、宽度对圆锯片热变形的影响。试验结果发现，三者对圆锯片的热变形均有较大的影响：当开5个径向槽时圆锯片的热变形最小；相同条件下，径向槽相对较长的锯片不易发生热变形；径向槽宽度的增加可引起锯片热变形的加剧。     

竹材的层间断裂性质

研究毛竹材的张开型和剪切型层间断裂行为,并基于能量原理,采用双悬臂梁和端部切口弯曲梁试样测定毛竹材顺纹向的Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性GⅠC、GⅡC.结果表明:1)竹材的Ⅰ和Ⅱ型层间断裂韧性是材料固有的属性,分别表征毛竹材对张开型裂纹和剪切型裂纹在层间扩展时的阻力;2)Ⅰ型裂纹扩展区域沿轴向具有光滑纤维与平整基体的特征.表明竹材基本组织强度及竹纤维/基本组织体间的界面强度较弱;Ⅱ型裂纹扩展区域中基体出现锯齿形受剪切变形的特征,表明基本组织在断裂前产生较大的剪切变形,故后者较前者吸收更多的断裂能(GⅡC≈2.5GⅠC).从整个断口形貌来看,裂纹扩展是在基体间和纤维,基体的界面上进行的,均为自相似断裂且无纤维桥联现象.     

竹材介电性质研究

研究了毛竹不同部位、竹龄、纹理、含水率和测试频率对介电常数和介质损耗角的影响.结果表明:在纤维饱和点以下,介电常数随着含水率的增大而增加缓慢,在纤维饱和点附近,介电常数随着含水率的增加而急剧增加,高于纤维饱和点后,介电常数和含水率成近似线性关系；纵向介电常数大于径向和弦向介电常数,径向介电常数和弦向介电常数间差异不显著；频率低于6kHz时,介电常数随着着频率的增大减小明显,频率高于6kHz后,介电常数随着频率的增加变化缓慢；竹龄、部位因素对竹材介电性能的影响规律不显著.     

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。     

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。     

杉木表层密化及其变形固定处理技术──杉木表层染料水溶液渗透规律及其径向压缩变形特性

为了改善杉木木材表层质软、强度低、耐磨性差等力学性能及其视觉特性,通过在不同温度和压力条件下,对绝干、气干、纤维饱和点和饱水状态的杉木表层染料水溶液渗透规律,应力－应变曲线,以及杉木细胞形态变形的电镜观察,确定了杉木表层软化处理工艺中染料水溶液渗透的最适条件,探讨了不同含水率状态下杉木表层径向压缩特性。结果表明：１）温度９０℃,常压－减压交替循环,试材含水率在气干与纤维饱和点之间时,是染料水溶液渗透的最适条件;２）径向压缩大变形区域Ⅱ是杉木早材部分变形的堆积;３）与２０℃,９０℃饱水状态杉木试材相反,气干状态试材在卸载时不发生瞬间变形恢复现象。     

针叶树材径向和弦向气体渗透的三维流阻网络

将针叶树材气体渗透的三维流阻网络理论进行了扩充 ,提出了气体径向和弦向渗透次级流阻网络的二维等效流阻网络及二维等效流阻网络流阻基元的确定和等效流阻的求解方法 ,将三维流阻网络从关于针叶树材气体纵向渗透性研究 ,扩展到针叶树材气体径向和弦向渗透性研究。提出了针叶树材径向和弦向气体渗透三维流阻网络理论 ,计算了马尾松试件径向和弦向渗透系数 ,并与测量值进行比较 ,结果表明两值相符合。将本文的针叶树材径向和弦向气体渗透三维流阻网络理论与此前关于针叶树材纵向气体渗透的三维流阻网络工作相结合 ,可以使用三维流阻网络计算针叶树材纵向、径向、弦向的气体渗透系数 ,其在木材干燥、改性、防腐有应用价值     

黑木相思株内木材基本材性变化与树龄关系的研究

对不同树龄和径向位置黑木相思木材的物理和主要力学性质测定研究表明:黑木相思株内边材、心材密度和主要力学性质随着树龄的增大而增大,径向和弦向的体积干缩率随着树龄的增大而减小;相同树龄黑木相思的边材密度和力学性能比心材小,干缩率比心材大.因此,在利用黑木相思时应对树龄、心边材径向位置加以特别考虑.