邓恩桉木材蠕变特性研究

采用电测法对邓恩桉(Eucalyptus dunnii)木材进行弯曲蠕变特性试验研究,结果表明,随着应力水平的增大,邓恩桉木材的抗瞬间弹性蠕变能力和抗长期粘性蠕变能力减弱;在40%σb应力水平下的抗延迟弹性蠕变能力最强;在相同应力水平下,邓恩桉木材径向试件的抗蠕变能力比弦向试件强。初步评定邓恩桉木材具有良好的抗蠕变性能,可用于制造木结构构件。     

红锥木材蠕变特性研究

采用4点加载方式对红锥木材试件进行短时间(420 min)弯曲蠕变试验,获取红锥木材弯曲蠕变特性曲线,根据弯曲蠕变特性曲线确定红锥木材的粘弹性元件常数.同时研究红锥木材在强度极限内,应力水平与木材蠕变的关系.结果表明:当弯曲应力为σb20％时,J0(瞬间弹性柔量)为7.101×10 7 cm2/N、η0(粘性系数)为573.604×10-7 min·N/cm2、∑Ji(延迟弹性柔量)为0.694×10-7 cm2/N;当弯曲应力为σb30％时,J0为6.356×10-7 cm2/N、η0为513.636×10-7min·N/cm2、∑Ji为0.972×10 7 cm2/N;当弯曲应力为σb40％时,J0为8.408×10-7 cm2/N、η0为436.293×107min·N/cm2、∑Ji为0.784×10-7 cm2/N.结论:随着应力水平的增加,J0和∑Ji产生波动,应力水平为中等时(σb30％),J0有较小值,∑Ji有较大值;粘性系数η0则随着应力水平的增加逐级降低,级间降幅依次递增10.43％和15.06％,说明红锥在较高应力水平下抗蠕变能力下降较快.     

木材干燥应力数学模型

用切片法对木荷的干燥应力进行测试。用回归分析和聚类分析建立了干燥应力的数学模型。通过分析得出;木材弹性模量在干燥过程中不是常数,随含水率下降而增加;木材弹性应力和残余应力在厚度方向上的分布分别近似为四次多项式和二次多项式。应力的极值点发生在木材的表层和中心层,含水率应力与含水率之间近似为线性或二次多项式关系;木材干燥应力变化过程可分类三个阶段。     

水浸时效对红锥木材蠕变特性的影响

采用4点加载方式分别对红锥自然气干试材及水浸时效试验材料进行短时间(420min)弯曲蠕变试验,获取红锥木材在2种不同时效状态下的弯曲蠕变特性常数,分析2种时效状态下红锥的蠕变性能,并对水浸时效对红锥蠕变性能的改善效果作出评价。结果表明,在弯曲应力为σb40%的荷载下,红锥自然气干材的蠕变特性常数J0为8.408×10-7cm2/N、η0为436.293×10-7 min N/cm2、∑Ji为0.784×10-7cm2/N;红锥水浸时效材的蠕变特性常数J0为7.752×10-7cm2/N、η0为502.000×10-7 min N/cm2、∑Ji为0.341×10-7cm2/N。红锥木材经水浸时效处理后,其瞬间弹性柔量J0及延迟弹性柔量∑Ji均较气干材有所降低,而粘性系数η0则较气干材有较大幅度的提高。说明红锥木材经水浸时效处理后其抗瞬间弹性变形能力、抗延迟弹性变形能力及抗长期粘性变形的能力得到增强。     

含水率和密度对木材应力波传播速度的影响

为了用应力波检测木材含水率,采用ARBOTOM 应力波测试仪测量了木材径向不同位置上的试件在不同含 水率(0 ~65%范围内)条件下的应力波纵向传播速度。结果表明:木材中应力波传播速度随含水率的下降而增加; 当含水率低于纤维饱和点时,传播速度随含水率下降增加较大,其中山毛榉的增幅为17.4% ~19.5%,落叶松的增 幅为18.2% ~20.8%;当含水率高于纤维饱和点时,传播速度随含水率下降增加较小,其中山毛榉的增幅为6.0% ~ 7.9%,落叶松的增幅为8.0% ~10.6%。当含水率相同时,应力波在同一树种木材不同位置上的传播速度不同,这 与木材不同位置的基本密度差异有关。应力波传播速度随木材基本密度的增大而增大,其中山毛榉木材的增幅为 17.5% ~20.8%,落叶松木材的增幅为12.7% ~ 14.5%。同一树种内的任意含水率下,基本密度不同时应力波传 播速度之间差异显著,传播速度和基本密度之间存在较好的正相关线性关系。不同树种之间,传播速度和基本密 度之间没有明显关系,这可能与不同树种之间的成分差异有关。      

杨木锯材间歇加热常规干燥过程中的含水率和应力变化

为了研究间歇加热干燥对干燥应力的缓解作用及不同间歇率(非加热阶段与循环周期之比)对干燥过程的影响,以24 h为1个循环周期,设定0、33％、66％3种间歇率对杨木锯材进行常规干燥.采用分层切片及图像解析等方法分析不同间歇加热干燥过程中的分层含水率、干燥速率、弹性应变的变化趋势以及干燥质量.结果表明:间歇加热干燥方式在减少加热时间的同时,平均干燥速率比理论值提高28.9％、44.12％.间歇加热干燥过程中含水率梯度随间歇率的增加而变小,木材内部水分下降趋于一致,干燥应力减小,3种间歇加热干燥锯材均达到二级标准.当含水率为92.8％～60.0％,选取间歇率为33％干燥处理;当含水率为60.0％～30.0％,选取间歇率为66％干燥处理;含水率30.0％以下,选取间歇率为0干燥处理的干燥效果最好.     

落叶松板材常规干燥过程的动态机械吸附特性

为探索木材常规干燥机械吸附蠕变的动态发展模式,该文在实验室条件下对50 mm厚兴安落叶松板材进行常规干燥,用切片法测定了沿厚度方向的横纹弦向干缩应变、弹性应变、黏弹性应变的一维分布情况与变化趋势,并测定了不同尺寸规格及不同预处理工艺下木材试件的自由干缩变形。根据高聚物流变学理论与木材机械吸附蠕变理论,分析了干燥过程中木材厚度方向不同位置的机械吸附蠕变变形的变化规律及其主要影响因子,概括了木材表层与心层的机械吸附蠕变变形的典型发展模式。结论如下:可以采用线性函数与指数函数来分别描述含水率在低于20%和高于20%阶段的木材自由干缩率曲线,相关性较好;木材干燥机械吸附蠕变现象具有极大变异性,与干燥应力模式及应力发展间存在相互作用;在含水率低于特定温度对应下的纤维饱和点2%～4%时,木材表层的拉伸机械吸附蠕变应变与心层的压缩机械吸附蠕变应变均接近极大值;机械吸附蠕变在一定范围内的增大将有助于干燥应力松弛,机械吸附蠕变数值可作为木材干燥工艺调整的参考因子。      

高温高压蒸汽条件下木材的拉伸应力松弛

为进一步探讨木材在高温高压蒸汽干燥过程中的应力释放机理,该研究以日本柳杉木材为研究对象,利用新开发的耐热、耐压应力传感器和专用夹具,对高温高压蒸汽条件下木材的拉伸应力松弛特性进行了较为详细、全面的系统研究.结果表明:温度条件对木材应力松弛的影响远比应变水平的影响显著,随着温度的增加、木材应力松弛急剧增大,残余应力迅速下降;木材应力的松弛除了受温度的影响外,受环境相对湿度的影响显著.无论木材的径向还是弦向,其拉伸应力松弛过程中的残余应力和木材干燥过程中的最大收缩应力随温度变化的关系十分吻合.该结果充分证明了木材在高温高压过热蒸汽干燥过程中的收缩应力 显著降低,是由于收缩变形而引起的收缩应力在长时间处于拉伸状态下应力释放所致.      

HDPE/稻壳复合地板的蠕变特性

对放置在室温、阳光、户外自然和土壤环境中的高密度聚乙烯(HDPE)/稻壳复合地板的颜色、抗弯性能和弯曲蠕变性能进行了研究。结果表明,环境因子对复合地板的颜色、抗弯性能和弯曲蠕变性能有一定影响,其中阳光环境对颜色影响最大,户外自然环境对抗弯性能影响最大,土壤环境对弯曲蠕变性能影响最大。六元件模型比四元件模型更好地拟合HDPE/稻壳复合地板的弯曲蠕变曲线。瞬时弹性变形与应力水平无明显关系;粘弹性变形、粘性变形和蠕变速率均随应力的增加而增大;该结论与滞后时间的分析一致。     

ACQ-D防腐改性对速生杨木蠕变性能的影响

通过试验研究,分析室内常规环境条件下承受不同应力水平作用的速生杨木及其氨溶季胺铜(ACQ-D)防腐处理木材的蠕变规律,对试验数据进行拟合分析,得到蠕变变形曲线,建立速生杨木及其ACQ-D防腐改性材的相对蠕变模型,并对不同受荷时间的速生杨木及其ACQ-D防腐改性材的相对蠕变变形进行预测。结果表明,速生杨木及其ACQ-D防腐改性材蠕变变形规律相似,其蠕变变形均随着应力水平和受荷时间的增大而增大;由于ACQ-D不显著改变速生杨木的力学性能,速生杨木及其ACQ-D防腐改性材初始弹性变形接近,低应力水平下蠕变变形也相差不大,但ACQ-D防腐提高了速生杨木的吸湿性,从而导致高应力水平下防腐改性木材较大的相对蠕变变形。     

不同含水率速生杨木DMA图谱分析及应用

采用动态热机械分析仪对绝干、6％、12％、18％、30％、50％、100％和水饱和8种含水率速生杨木试件进行了动态黏弹性分析.动态力学分析参数为:温度扫描范围35～ 350℃,升温速度5℃·min-1,测量频率10Hz.储能模量的变化表明:各含水率试件在整个扫描温度范围内均出现2个明显的弹性转变过程,完成次级弹性转变的...     

不同含水率对四倍体刺槐抗弯强度及弹性模量的影响

为研究四倍体刺槐在弯曲负荷作用下破裂或折弯的变化规律,用数理统计的方法在万能力学试验机上对不同含水率的四倍体刺槐枝条的弯曲力学特性进行了研究。结果表明,4种含水率水平下,四倍体刺槐在弯曲载荷作用下的抗弯强度为54.12～94.42 MPa、弹性模量为4.81～9.30GPa。四倍体刺槐枝条的最大载荷在各个含水率水平下均随枝条直径的增大呈线性提高。四倍体刺槐的抗弯强度及弹性模量与含水率水平成一元线性相关关系,随含水率水平的降低四倍体刺槐的抗弯强度及弹性模量呈线性增大。     

小麦茎秆抗拉性能研究

[目的]分析小麦茎秆的抗拉能力。[方法]以水分含量51.3%、自然状态下干燥的0158-2小麦成熟期去鞘茎秆为材料,研究小麦茎秆的抗拉能力。[结果]由应力-应变曲线可知,随着变形的增大,应力逐渐增大,达到最大值时出现断裂。由负荷-时间曲线可知,随着时间的变化,负荷线性增大。负荷随着变形的增大而增大。水分为51.3%时小麦茎秆的弹性模量范围为1 012.0～1 511.0 MPa,强度极限范围为30.9～134.7 MPa;干燥时小麦茎秆的弹性模量范围为2 672.3～4 593.0 MPa,强度极限范围为29.8～119.0 MPa。水分含量越高,小麦茎秆的弹性模量越小,强度极限也越小。[结论]小麦茎秆水分为51.3%时,其弹性模量为1 278.2 MPa,强度极限为64.6 MPa;茎秆干燥时其弹性模量为3 114.7 MPa,强度极限为78.0 MPa。     

不同含水率下利用电阻与应力波断层成像定量检测木材腐朽

通过对不同含水率的山杨原木试件进行检测,分析了含水率对腐朽和健康木材电阻与应力波传播速度的影响,及其对2种检测技术误差率的影响.结果表明:(1)随着含水率的提高,原木试件健康和腐朽区域的电阻均先减小后趋于平稳,但相同含水率下,腐朽区域木材电阻低于健康木材;(2)采用电阻断层成像仪检测腐朽缺陷面积的误差率随含水率的提高有差异(最大误差率为37.83%,最小误差率为2.48%),含水率在36.13%~81.79%时误差较小,腐朽缺陷检测较接近真实值;(3)应力波传播速度随着木材含水率的提高先降低后趋于平稳.应力波二维图像检测腐朽缺陷面积的准确率随着含水率的变化也有差异,最大误差率为52.61%,最小误差率为17.78%,腐朽缺陷检测准确性比较高的含水率为20.23%~71.58%;(4)通过2种方法测试腐朽缺陷面积的对比研究,结果表明电阻断层成像的腐朽缺陷识别优于应力波二维图像.     

非饱和黄土最大动弹性模量试验研究

在山西太原黄土动力试验的基础上,对非饱和黄土的最大动弹性模量进行了分析。结果表明,非饱和黄土的最大动弹性模量随周围压力的增大而增大,在相同的周围压力下,含水率越低对应的最大动弹性模量越大,在相同的含水率条件下,周围压力越大对应的最大动弹性模量也越大;含水率≥10%时,非饱和黄土最大动弹性模量关于周围压力随含水率的归一化效果较明显,而低含水率（5%）条件下归一化效果不明显。     

饲用甜高粱秸秆应力松弛特性及参数优化的试验研究

为研究甜高粱秸秆压缩过程中的流变特性,利用多功能电子蠕变松弛试验机及自制压缩装置进行甜高粱压缩过程的应力松弛试验研究。选取压缩密度、切碎段长度、含水率为试验因素,选取应力迅速衰减时间和平衡弹性模量作为应力松弛特性评价指标,利用Box-Behnken试验方案进行三因素三水平响应面试验分析。结果表明:甜高粱秸秆压缩过程的应力松弛模型可用广义Maxwell模型中的五元件方程表示,其拟合系数0.99;各因素影响应力迅速衰减时间的主次顺序为:切碎段长度含水率压缩密度;对平衡弹性模量影响的主次顺序为:切碎段长度压缩密度含水率;甜高粱应力松弛最佳优化参数组合:当压缩密度为647.38kg/m3,切碎段长度为20～30mm,含水率为57%时,应力迅速衰减时间为4.693s,平衡弹性模量89.957kPa。试验确定了出捆后最佳捆绳及缠膜时间,为甜高粱压缩、打捆收获机的开发提供了技术依据。     

基于瞬时频率的木材声发射事件辨识与损伤监测

为了从能量的角度客观评价木材损伤程度，依据应变能释放产生的声发射（AE）信号特征，提出一种基于信号瞬时频率的AE事件辨识方法，并依据AE事件的发生密度从能量的角度进行损伤动态监测。采用小波分析的方法对原始信号进行降噪预处理，用经验模态分解（EMD）进行波形重构。依据AE信号的频率分布特征将AE信号分为2类，并对应地定义DAE和FAE 2类AE事件。通过Hilbert变换获得AE信号的瞬时频率，依据瞬时频率计算2种AE事件发生的密度，依此判断和预测木材的应力变化及损伤趋势。结果表明，FAE信号频率明显高于DAE信号频率，并且当DAE事件密度维持较高水平时，意味着材料以弹性形变为主；相反当FAE事件密度维持较高水平时，说明材料正在发生频繁的断裂，从而为木材损伤程度的研判提供评价依据。     

湿效应对竹木复合材料刚度性能的影响

首先根据经典层合板理论和一阶剪切变形理论的基本假设,建立起相关的位移模式,进一步推导出考虑湿效应下竹木复合层合梁的势能函数表达式,然后运用材料力学的等效梁理论推导出考虑湿效应下的竹木复合层合梁的等效弹性模量。比较了不同理论下湿效应前后的等效弹性模量与弯曲变形。研究表明,吸湿比例达30%时,竹木复合材料的等效弹性模量损失逾一半,而同样载荷下弯曲变形则是原有的2倍。图1表3参8