落叶松材静、动弹性模量测试分析

木材不是完全弹性体,其力学性质具有明显的粘弹性。静态试验测试的静弹性模量和动态试验测试的动弹性模量有一定差别。文中对落叶松材纤维方向弹性模量的测试表明,落叶松材的动弹性模量比静弹性模量平均大15％左右。文中采用的锤击力振动梁测量系统测试动弹性模量快速、简便,并有较高的精度和可信度。     

用自由振动法研究木材的动弹性模量

弹性模量是木材的重要力学性质。到目前为止,仅通过拉伸、压缩或弯曲试验测得了木材的静弹性模量。研究表明,木材在静载和动载下的弹性模量有所不同。作者通过试验摸索并参照有关文献,用自由振动法研究了椴木的动弹性模量。这为在动态情况下合理地使用椴木开辟了一个新的途径。试验表明,自由振动法是研究木材动弹性模量的一种简捷、快速、准确的测定方法。用该方法还可进一步研究不同种类木材的动弹性模量以及周围环境,例如温度、湿度等对木材动弹性模量的影响。     

木材动态弹性模量测量中节子对于应力波传播的影响

为了探讨振动法测量木材动态弹性模量时应力波波速的差异性,以油松、马尾松和杉木的锯材为试验材料,通过横向振动测量与纵向敲击法测量,研究其节子对木材应力波传播速度和弹性模量的影响。结果表明:随着节子质量的增大,引起纵向振动频率减小,应力波波速减小;在节子总质量不变的情形下,节子数量越多,应力波波速也越小;节子尺寸大小与应力波波速成反比,节子质量越大,应力波波速越小。木材节子影响了应力波波速及弹性模量,也影响了木材自身的品质。     

含水率对樟子松细胞壁弹性模量和硬度的影响规律

为探明水分对木材细胞壁力学性能的影响，选取樟子松为对象，利用热水、1%氢氧化钠以及苯-乙醇溶液在80 ℃、6 h、固液比1:20的工艺条件下对试样进行抽提处理，抽提后的木材样品加工成金字塔形，然后对试样进行吸湿处理并且调控试样含水率，借助纳米压痕测试研究含水率对木材细胞壁力学性能的影响，并建立机理模型做进一步分析。结果表明，随着含水率的增加，木材的纵向弹性模量与硬度，均出现了一定程度的下降。分析发现，水分子进入细胞壁后与游离羟基形成氢键，随着含水率增加，会被部分原有的氢键破坏，并与之前进入的水分子形成氢键，在内部形成水分子簇，增大了细胞壁分子链之间的距离，使空隙增多，进而降低木材的弹性模量，且水分会使木材细胞壁主成分逐渐软化，硬度降低。     

杉木木材纵向弹性模量二元预测模型的构建

为构建稳健、实用的木材纵向弹性模量预测模型,以人工林杉木木材为研究对象,分别测定了同一非标无疵小试样的气干密度、微纤丝角和顺纹抗拉弹性模量,构建了以木材密度或微纤丝角为单一变量及二者的特定组合为自变量的3种纵向弹性模量预测模型。结果表明,3种预测模型的预测精度存在显著差异。以密度与微纤丝角比值为自变量所构建的预测模型的决定系数最高、预测残差标准差最小。该模型证实,密度和微纤丝角共同影响木材的顺纹抗拉弹性模量。对于杉木,影响其顺纹抗拉弹性模量的关键因子是密度。      

木材动态粘弹性的含水率依存性

该文研究了不同含水率平衡态下杉木人工林木材的动态粘弹性质.测定的温度范围为-120~40℃,频率范围为0·5~10Hz.结果表明:①随着含水率增加,木材的贮存模量随温度升高而降低的程度增大.②在测定温度范围内观察到两个力学松弛过程,较高温度域的α力学松弛过程是由低分子量的半纤维素发生玻璃化转变引起的;低温域的β力学松弛过程是基于木材细胞壁无定型区中伯醇羟基的回转取向运动与吸着水分子的回转取向运动两者叠加而成.③力学松弛过程的损耗峰温度随着含水率的增加而降低,随着测量频率的增加而向高温方向移动.④力学松弛过程的表观活化能随着含水率的增加而减小.     

化学处理木材的动态粘弹性研究

为了弄清楚不同化学试剂处理引起木材内部分子构造的变化及其分子的运动状态,该研究针对杉木试材,采用动态粘弹性分析仪,测定了含水率在纤维饱和点状态下脱木素处理木材、DMSO处理木材和非晶化处理木材以及素材,在-100～10℃、0.5～10 Hz的动态粘弹性.研究结果表明:①在-100～10℃范围内观察到两个松弛过程,-30℃附近的α松弛过程和-100℃附近的β松弛过程;②频率越高,损耗模量峰值对应的温度越高,贮存模量随着温度的升高而降低;③α松弛过程中非晶化处理木材的活化能最高,DMSO处理木材次之,脱木素处理木材与素材接近;④木材发生α松弛过程的主要原因是吸着水分子的回转取向运动,发生β松弛过程的主要原因是无定形区细胞壁物质中的伯醇羟基基团的运动.      

冻材主方向弹性模量微观力学求解理论

采用复合材料力学的微观力学理论,在横观各向同性的假设下,提出了一种计算冻材主方向弹性模量的理论求解方法。应用提出的理论,可以根据纤维素、木质素、细胞直径和冻结的程度。求出冻结状态下木材的主方向弹性模量。为木材力学中的冻材分析提出了一个新的解决方法,并且可以定量解释木材冻结后硬度与弹性模量提高的原因。     

振动方式测定木材弹性模量

该文介绍了振动法测定木材弹性模量的理论依据,组建了由脉冲锤、加速度计、计算机等组成的测试系统,对测试基本方法进行了试验研究.发现横向振动方式可以有效地测得木板试材的固有频率值,测定效果好;而纵向振动方式不能测得试材的固有频率值,不能作为测量木材弹性模量的方法.在横向振动测量方式中,激振点与拾振点间距离应位于试材两端部附近,两者间间距应尽量远.通过与静态测试结果比较,发现振动方式测得的弹性模量值比静态方式测得的稍大.      

应力波技术检测古建筑木构件残余弹性模量的初步研究

采用无损检测技术对古建筑木结构安全进行定量评价,对古建筑木结构维修和保护具有重要的现实意义。采用应力波测定仪FAKOPP对塔尔寺大金瓦殿的脊檩、檩、梁、承椽檩、房椽等五种木构件的动弹性模量进行了测定,结果表明:应力波无损检测可以有效的测定残余木构件的力学强度,不同种类木构件弹性模量保持率与其承重作用大小相关。