杨木单板条层积材的蠕变性能分析

采用三点弯曲的方法对杨木单板条层积材进行了30%和40% 2个应力水平的蠕变试验,并用四元件Burger模型对蠕变数据进行拟合。结果表明,四元件Burger模型很适合用于描述杨木单板条层积材的蠕变变形,且随着应力水平的增加,PSL的瞬时弹性变形增加。     

基于交变应力的碳纤维杉木复合材蠕变性能研究

采用基于交变应力的抗弯试验方法对碳纤维杉木复合材在干、湿环境条件下的短期蠕变性能进行研究.结果表明：Burger模型可较精确地模拟复合材的短期弯曲蠕变性能;湿环境下复合材蠕变量显著大于干环境,温度及相对湿度是影响蠕变的重要因素;在应力变化周期为1h时,交变应力下蠕变量稍低于恒定应力水平,交变应力未加速蠕变的进程;在湿环境中高应力水平下复合材蠕变速率最大,较短时间便出现压溃破坏,在复合材设计应用时,应综合考虑环境状态及应力水平的影响,将应力水平极值控制在极限应力的40％以内.     

家具用马尾松单板层积材力学性能的研究

马尾松是我国分布广泛的针叶树种,且木纹漂亮,但富含油脂,影响木材胶合。根据前人研究成果,用酚醛树脂胶粘剂制造未脱脂马尾松单板层积材可以实现完美胶合。采用随机激励功率谱法测试单板层积材的动态弹性模量,并采用3点静态弯曲试验代替4点弯曲试验测试制得板材的静态弹性模量、静曲强度和水平剪切强度以检验材料性能。结果表明:马尾松单板层积材平均弹性模量6 231 MPa,静曲强度45.5 MPa,满足家具用材要求;马尾松单板层积材垂直加载和平行加载条件下的弹性模量相同;动态弹性模量和静态弹性模量基本吻合;马尾松单板层积材平行加载下的水平剪切强度大于垂直加载条件下的水平剪切强度。     

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。     

木构件螺钉结合持久性能研究

采用握钉力试验方法对钉结合蠕变性能进行了研究。结果表明:钉结合强度取决于木材与螺钉的咬合程度和摩擦力;Burger模型可较精确地模拟松木握钉的短期蠕变性能;湿环境下握钉蠕变量显著大于干环境,温度及相对湿度都是影响蠕变的重要因素;应力水平越高握钉蠕变量越大;高湿环境及高应力水平下的握钉蠕变速率最大,在较短时间内便出现握钉破坏;为安全考虑,建议长期使用中应使螺钉握钉力控制在极限握钉力的40%以内。     

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.     

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。     

浸渍工艺对FRW阻燃单板载药量的影响

选用新型木材阻燃剂FRW处理杨木和桦木单板,探讨浸渍工艺条件（浸渍时间和浸渍浓度）、单板厚度、树种等因素对FRW阻燃单板载药量的影响。结果表明：随着单板浸渍时间的增加和浸渍浓度的提高,杨木和桦木的单板载药量均呈上升趋势;树种不同,其载药量存在差异,杨木单板的载药量高于桦木单板;随着单板厚度的增加,单板载药量在整体上呈下降趋势。     

浸渍工艺对FRW阻燃单板载药量的影响

选用新型木材阻燃剂FRW处理杨木和桦木单板,探讨浸渍工艺条件(浸渍时间和浸渍浓度)、单板厚度、树种等因素对FRW阻燃单板载药量的影响。结果表明:随着单板浸渍时间的增加和浸渍浓度的提高,杨木和桦木的单板载药量均呈上升趋势;树种不同,其载药量存在差异,杨木单板的载药量高于桦木单板;随着单板厚度的增加,单板载药量在整体上呈下降趋势。     

竹粉/废旧聚乙烯复合材料的性能

为提高竹材的利用率、增强废旧塑料的综合利用,制备了竹粉/废旧聚乙烯复合材料,研究了不同竹粉质量分数对复合材料弯曲性能、缺口冲击强度、蠕变性能和加速老化性能的影响。结果表明,当竹粉质量分数为0、15%、30%和45%时,随着竹粉质量分数增加,复合材料的弯曲性能和抗弯曲蠕变性能呈现增强趋势,而缺口冲击强度逐渐下降,抗氙灯加速老化性能略微下降。当竹粉质量分数为30%时,竹粉/废旧聚乙烯复合材料的综合性能最佳:弯曲强度为22.36 MPa、弯曲模量为1 033.61 MPa,与未添加竹粉的试样(对照样)相比,分别增强了18.4%和92.2%,缺口冲击强度为12.41 k J·m-2,下降了39.3%; 75%应力水平下,经历3 600 s蠕变试验后,复合材料产生挠度0.59 mm,而对照样527 s蠕变试验后就发生脆性断裂,产生挠度1.68 mm;经历480 h氙灯加速老化后,弯曲强度和弯曲模量的保留率分别为85%和80%,色差为38.1。     

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。     

孔洞对木梁弯曲应变分布影响的试验研究

为了研究孔洞对木梁弯曲应变分布的影响,采用数字图像相关法进行了无疵木梁和含孔洞木梁的四点弯曲试验,分析了3种不同的孔洞位置(孔洞位于中心、受压区和受拉区)对木梁弯曲应变分布的影响,探讨了中性轴位置的偏移规律。结果表明:在极限载荷时,3种不同孔洞位置的木梁,其压应变区域均大于拉应变区域,其中孔洞位于受压区时木梁的压应变区域最大,孔洞位于中心时次之,孔洞位于受拉区时最小。并且在整个加载过程中,中性轴会随着载荷的增大向木梁下缘偏移,孔洞位于受压区时中性轴的偏移距离最大,孔洞位于中心时次之,孔洞位于受拉区时最小。在此基础上,依据平截面假定和弹塑性理论的Hoffman屈服准则,初步分析了含孔洞木梁弯曲应变分布和中性轴偏移规律的机理。研究结果为进一步从理论上定量推导含孔洞木梁的弯曲应变和应力计算公式提供了依据。      

不同树种薄木对API胶粘剂贴面性能的影响

[目的]研究API胶对不同薄木的粘贴强度。[方法]用API胶分别对基材为16 mm厚的刨花板及薄木厚度为0.5 mm的椴木、水曲柳、新西兰松、胡桃木进行表面胶合、耐水蒸气、耐高温及装饰板的浸渍剥离试验,研究树种及其密度、湿润性和含水率对薄木胶接性能的影响。[结果]表面胶合试验结果表明,椴木的胶接性能最好,胶合强度达1.21 KN,胡桃木的胶接性能最差,胶合强度仅为0.63KN;耐水蒸气试验中,胡桃木被破坏最严重,水曲柳被破坏较轻;浸渍剥离试验中,水曲柳的剥离率最大,剥离长度总和达47 mm,新西兰松的剥离率最小。[结论]胡桃木的综合胶接性能最差。     

增强型单板层积材研究进展

用人工林木材制造增强型单板层积材替代优质木材,具有良好的应用前景。分别从制造工艺、单板性能、增强方式等方面对国内外增强型单板层积材的研究进展进行了综述。结果表明,制造工艺朝着自动化、连续化方向发展;单板性能与产品性能息息相关;增强方式有单板改性增强、树脂浸渍单板增强、竹材增强、不同树种组合增强、纤维复合材料增强。并针对我国现状,提出若干建议。     

不同树种多层透明木材的制备与表征

目的多层透明木材是真空下层压的透明木材。在保持良好透过率的情况下，这种方法将会极大降低透明木材的各向异性。方法本研究选取了3种密度不同但较为常见的树种——0.21 g/cm3的巴尔沙木、0.33 g/cm3的泡桐木和0.49 g/cm3的白椴木为模板制作透明木材，测试其透过率和拉伸性能。并采用层合多层薄木片的方法，制作了最大厚度达10 mm的透明木材。层合时采用同向层合和交错层合两种不同的层合方式，对比了相同厚度的单层木片与多层木片的透过率，以及横纹和顺纹方向的力学性能。结果树种不同，制备透明木材的工艺也不同。巴尔沙木密度最小，内部含有较多的孔隙，较易脱木质素和浸渍树脂。泡桐木中抽提成份较多，达8.9%，因此首先需要去除抽提物，打开闭塞的纹孔，提高渗透性。白椴木密度较大，脱木质素较困难，但拉伸性能最好。除了树种的影响外，厚度对透明木材的透过率影响也很大，木片越厚木质素越难去除，因此透过率也就越低。而采用层合的方法有效降低了去除木质素的难度。对比两种层合方式，同向层合制作的透明木材透过率与单层透明木片相似，而异向层合时透过率低于单层透明木片。但异向层合对消除透明木材横纹与顺纹方向的力学性能差异有明显的效果。结论本研究拓宽了制备透明木材树种的选择范围，并使制备高厚度低成本的透明木材成为可能。      

高强度微波处理对落叶松木材力学性质的影响

着重考查了经过高强度微波辐照后,落叶松木材冲击韧性和弯曲性能的变化。结果表明,适当的高强度微波辐照对落叶松木材的力学性能影响不大,弯曲弹性模量和冲击韧性下降不足10%;但是不当的处理条件能够显著降低木材的力学性能。有时高强度微波处理能够使落叶松木材的冲击韧性有所提高,这与木材内部的生长应力一定程度的释放有关。扫描电子显微镜观察显示,经高强度微波处理后落叶松木材的微观结构发生了一些变化,包括微细裂纹的形成、纹孔膜破裂等,这些微观结构变化有助于释放木材内部的生长应力,从而改善力学性能。     

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。     

基于有限元法速生杨层积材增强家具直榫优化

以T形无榫肩直通榫中榫头与榫眼的受力为依据,设计竹材增强速生杨木层积材的结构,并在满足结构强度要求的前提下,优化材料制作T形无榫肩直通榫并应用在椅凳家具后腿与望板结合部位的尺寸。采用受力分析法设计材料结构,采用有限元数值分析与试验验证结合的方法,优化材料应用的榫卯结构尺寸。结果表明,竹材增强的速生杨单板层积材用作椅子后腿与望板结合部位时,其材料强度能够满足GB10357-2013《家具力学性能试验第3部分:椅凳类强度和耐久性》的要求;试验验证的榫头破坏形式与仿真模拟基本相同,有限元优化后的径向与弦向的结构强度与试验验证结果误差分别为3.10%和3.76%;优化后T形无榫肩直通榫的尺寸为榫头榫眼宽度10mm,高度20mm,竖材截面宽度为径向25mm,弦向35mm,相同结构达到相同强度时,较未进行强化设计的速生杨木层积材能够减少径向截面宽度10mm材料用量,即在径向能够得到有效增强并节省毛料体积28.6%。研究结果可为有限元数值模拟研究复合材料的建模方法提供一定参考,为实现速生树种木材高效高质利用提供了借鉴技术。     

碳纤维木材复合材结合层剪切蠕变性能研究

为了研究碳纤维应用于建筑木构件及其节点加固工程中的长期承载性能,采用持续负载的剪切试验方法对碳纤维木材复合材结合层在高湿(温度60℃,相对湿度90％),低湿(温度24℃,相对温度45％)环境条件下的蠕变性能进行了研究.结论表明:Burger模型可较精确地模拟复合材结合层的短期剪切性能(R2≥98％);高湿环境下结合层剪切蠕变量显著大于低温环境,温度及相对湿度都是影响蠕变的重要因素;结合层厚度越大,剪切蠕变变形也越大,应力松弛较大,建议碳纤维与木材复合时施加一定的压力(0.05 MPa以上)以减少结合层厚度;高温环境下高应力水平的蠕变速率最大,较短时间便出现结合层断裂,在碳纤维设计应用时,应确保结合层剪切应力水平在极限应力的50％以内.图3参12     

蠕变经历对落叶松材静强度影响

木材在长期重复载荷作用下的蠕变经历,即蠕变变形的发展和积累以及木材局部组织损伤和龟裂,使木材再次承载时的力学性质产生变异和劣化.试验研究表明,落叶松材在小于其比例极限应力的重复载荷作用下,经过3万次以上应力循环的蠕变经历,使其纤维方向弯曲弹性模量增大10％;顺纹抗剪强度和抗弯强度有减小趋势,这与蠕变变形的积累和木材局部组织损伤和龟裂程度密切相关,对于无明显塑性变形和局部损伤的试件其强度无明显影响.