落叶松规格材机械应力分等方法的研究

对东北人工林落叶松规格材机械分等方法及其特征值进行了研究.结果表明,抗弯弹性模量与抗弯强度相关性较好,纵向振动法可作为落叶松规格材机械分等的有效方法.按照我国GB 50005-2003<木结构设计规范>的规定,落叶松规格材可归类为M14～M35之间的等级;通过机械分等,大大提高了落叶松规格材的强度设计值.     

截面尺寸、加载方式和指接形式对落叶松大尺寸结构指接材抗弯性能的影响

【目的】研究截面尺寸、加载方式和指接形式等因素对落叶松大尺寸结构指接材抗弯性能的影响,得出不同试验因素下的抗弯强度特征值,为结构指接材的分级技术提供测试数据和可行性建议,为大尺寸结构指接材的抗弯强度测试标准及其特征值的确定方法提供参考,推动落叶松及其他树种作为结构指接材在建筑结构上的应用。【方法】参照LY/T 2228—2013《轻型木结构-结构用指接规格材》标准,选取2种尺寸(截面尺寸为40 mm×90 mm和40 mm×140 mm)的Ⅱc等级落叶松材料加工成结构指接材,采用数理统计方法检验样本数据的正态性和方差齐性,然后用2个独立样本t检验方法判定试验因素对大尺寸结构指接材抗弯强度和抗弯弹性模量是否有显著影响。【结果】截面尺寸、加载方式和指接形式在特定条件下对抗弯强度和抗弯弹性模量有显著影响。截面尺寸对V形指接侧面抗弯强度和侧面抗弯弹性模量均有显著影响,即截面尺寸大的(40 mm×140 mm)侧面抗弯强度和侧面抗弯弹性模量也大;不同加载方式对抗弯强度没有显著影响,但对截面为40 mm×140 mm试样的抗弯弹性模量有显著影响,即侧面加载方式测得的抗弯弹性模量明显高于平面加载方式;不同指接形式对截面为40 mm×140 mm的试样平面抗弯强度有显著影响,即V形指接的平面抗弯强度高于H形指接的平面抗弯强度,而指接形式对截面为40 mm×90 mm的试样侧面抗弯强度和抗弯弹性模量均有显著影响,即H形指接的侧面抗弯强度和抗弯弹性模量高于V形指接的侧面抗弯强度和抗弯弹性模量。在大尺寸结构指接材抗弯性能检测数据的基础上得到了参数法和非参数法计算的强度特征值,参数法计算的特征值低于非参数法。【结论】落叶松结构指接材完全可用作木质工程材料,宽面承载、V形指接以及适宜的截面尺寸有利于保证结构指接材的抗弯性能。截面尺寸较大的结构指接材在侧面加载条件下,其抗弯强度和弹性模量更易受到加载方式和指接形式的影响,因此在保证强度的前提下不建议使用大截面尺寸的结构指接材;侧面抗弯强度也极易受到各试验因素的影响,应尽量避免这种使用方式。强度特征值的计算建议采用非参数法,但是当样本数量不够大时仍会出现参数法计算值低于非参数法计算值的结果,此时建议采用2种方法的低值。     

声－超声技术评价兴安落叶松规格材的抗弯性质

测量落叶松规格材的波速、峰值电压、时间形心和频率形心等声－超声参数,以及气干密度、抗弯弹性模量和抗弯强度等物理力学性质,研究声－超声参数、气干密度、动态弹性模量等与抗弯性质之间的相关性。为了探索利用声－超声技术预测落叶松抗弯性质的可行性,分别以动态弹性模量和声－超声参数及气干密度为自变量,建立预测其规格材抗弯性质的回归模型。结果表明：所有的声－超声参数、气干密度与抗弯弹性模量均在0.01水平显著相关,峰值电压、频率形心、气干密度与抗弯强度在0.01水平显著相关。利用气干密度、峰值电压和波速3个参数为自变量建立的抗弯弹性模量和抗弯强度的预测模型的相关性(决定系数 r2分别为0.83和0.66)与传统的超声波方法(以动态弹性模量为自变量建立的抗弯弹性模量和抗弯强度预测模型,r2分别为0.80和0.34)相比,模型的预测能力显著提高。利用声－超声技术能够较好地预测落叶松规格材的抗弯力学性质,特别是抗弯强度。     

杉木目测等级规格材足尺抗弯强度的设计值研究

依据国标GB 50329-2002对杉木规格材进行足尺的抗弯测试,选取正态分布对测试数据进行拟合,利用K-S检验对正态分布进行拟合优度检验,参照极限状态设计法和ASTM D2915-2010标准计算杉木规格材设计值。结果表明,No.1等级规格材的抗弯强度最小;SS、No.1和No.2等级规格材抗弯强度的测试数据均能与正态分布拟合;SS、No.1和No.2等级抗弯强度设计参考值分别为11.01MPa、9.36MPa和9.03MPa。     

落叶松结构集成材承载性能足尺检测与特性评价

针对我国尚无结构集成材足尺检测基础数据的现状,重点开展足尺材料测试和评价研究。研究以普遍应用的落叶松集成材为对象,按GB/T26899-2011《结构用集成材》国家标准对3种国际通用规格的结构集成材进行足尺承载特性测试。依据检测结果,按美国ASTM D2915-10《结构用木材和木质产品抽样和数据分析标准》规定的非参数法和参数法统计分析方式,确立了落叶松集成材抗弯弹性模量(MOE)和抗弯强度(MOR)的特征值数据及正态分布、对数分布和威布尔分布下的拟合优度;确定了各规格结构集成材MOE、MOR的变化趋势。针对不同组别之间MOE及MOR的尺寸效应,利用回归分析方法确立了MOE和MOR的关系;初步确定了结构用集成材的特征值和承载特性的评价方式,为国产树种结构集成材的设计和应用提供了重要的理论支撑。     

落叶松规格材抗弯强度与抗拉强度的关系

以兴安落叶松规格材的抗弯强度和抗拉强度测试数据为基础,首先建立规格材强度性质的概率密度函数,然后通过累积分布函数建立两种强度之间的关系。研究结果表明:兴安落叶松规格材抗弯强度的概率密度与对数分布拟合较好,抗拉强度的概率密度与威布尔分布拟合较好;抗弯强度和抗拉强度之间存在幂函数关系。     

结构用规格材抗压强度与抗弯强度的关系研究

以兴安落叶松规格材的抗弯强度和抗压强度为例,介绍一种建立规格材强度性质间关系的方法,即采用两种强度具有相同累积概率的强度值来建立强度性质之间的关系.研究结果表明,抗弯强度和抗压强度的关系为幂函数关系.     

超声波预测落叶松规格材的抗弯性能

用超声波法测量落叶松规格材的动态弹性模量(DMOE),用弯曲试验测量其静态抗弯弹性模量(MOE)和抗弯强度(MOR),分析DMOE与MOE和MOR的相关性。研究结果表明:落叶松规格材的DMOE值比MOE高;DMOE与MOE和MOR的相关性均在0.01水平显著,DMOE与MOE的相关性高于DMOE与MOR的相关性。     

兴安落叶松规格材抗弯强度设计值的研究

以不同等级(Ic、IIc、IIIc、IVc)的国产兴安落叶松规格材(40 mm×90 mm×4 000 mm)为试验对象,进行足尺抗弯强度测试,采用最小二乘法确定其抗弯强度的最优概率分布模型,再运用可靠度理论分析方法,确定抗弯强度设计值,为改进我国规格材强度设计值的确定方法,促进规格材在建筑结构中的安全设计和合理应用提供依据。     

落叶松结构用胶合木层板指接工艺参数对力学性能的影响

以兴安落叶松刨光锯材制作胶合木指接层板,探讨指榫参数、指接压力和不同规格尺寸对锯材指接层板抗弯性能的影响。结果表明:指榫工艺参数对指接层板抗弯弹性模量影响较小,而对抗弯强度影响较大。当选用12.7、19mm和25mm指榫长度及其相应的指接工艺参数时,层板抗弯强度平均值和5%分位值均能达到国家标准GB/T 26899-2011《结构用集成材》目测分等Ⅰ_d等级和机械分等M_E14等级规定值,对于中小截面胶合木层板,尽可能考虑选用12.7~19mm范围内较小的指榫长度进行指接加工以利节材。在指接过程中应选用合适的指接压力,指接压力过大或过小都会对指接层板抗弯性能尤其强度造成不利影响,指接层板抗弯强度的尺寸效应与非指接锯材相似。     

Measurement of the dynamic modulus of elasticity of wood panels

This study investigated the dynamic modulus of elasticity (DMOE) of wood panels of Fraxinus mandshurica, Pinus koraiensis, and Juglans mandshurica using the natural frequency measurement system of fast Fourier transform (FFT). The results were compared with the static modulus of elasticity (E _S) tested by a mechanical test machine. The results show a significant correlation between E _S, transverse vibration DMOE (E _F), and longitudinal vibration DMOE (E _L). For all of these species, the correlation between E _S, E _F and E _L is more significant than the individual species, which indicated that the FFT method is universal. The correlations between E _S and sample’s density (ρ) are significant, but the correlation coefficient of E _S and ρ is lower than those between E _F, E _L and E _S. The E _S of wood is more accurately tested by the analysis based on FFT measurement than by the estimation based on density. __________ Translated from Scientia Silvae Sinicae, 2005, 41(6): 126–131 [译自: 林业科学, 2005, 41(6): 126–131]     

实木板材的动态弹性模量检测

以市场上购买的气干核桃楸、水曲柳和红松板材为试材,采用基于打击音的快速傅里叶变换(FFT)频谱分析方法,检测试材的动态抗弯弹性模量,并与力学实验机测定的试材静态抗弯弹性模量作比较。结果表明:用声共振FFT快速自动检测实木板材的弹性模量具有普遍性意义,且比简单根据木材密度估计的方法提高了木材静弹性模量推测的准确度和精度。     

多项式拟合落叶松规格材抗弯强度与抗拉强度之间的关系

以落叶松(Larix gmelini)规格材为例,基于幂函数及多项式建立抗弯强度与顺纹抗拉强度之间的关系函数,给出了相应函数的拟合系数.对比拟合优度确定最佳关系函数,结果表明,三阶多项式与抗弯强度和顺纹抗拉强度的关系拟合最佳.     

Assessment of flexural properties of different grade dimension lumber by ultrasonic technique

The dimension lumber （45mm×90mm×3700mm） of plantation Chinese fir （Cunninghamia lanceolata （Lamb.） Hook.） was graded to four different classes as SS, No. 1, No.2 and No.3, according to national lumber grades authority （NLGA） for structure light framing and structure joists and planks. The properties of apparent density was determined at 15% moisture content, bending strength and stiffness were tested according to American Society for Testing and Materials （ASTM） D198-99, and dynamic modulus of elasticity （Eusw） was measured by ultrasonic technique, for predicting the flexural properties of different grade lumbers. The results showed that Eosw was larger than the static MOE. The relationship between Eusw and static MOE was significant at 0.01 level, and the determination coefficients （R2） of the four grade lumbers followed the sequence as R^2No.2 （0.616）〉 R^2ss （0.567）〉 R^2No1 （0.366）〉 R^2No.3 （0.137）. The R^2 of Fusw and MOR were lower than that of the Etru and MOR for each grade. The Eusw of all the grade lumbers, except No.3-grade, had significant correlation with the static MOE and MOR, thus the bending strengthof those grade lumbers can be estimated by the E The Etru valuesof four grade lumbers followed a sequence as No.2-grade （10.701 GPa） 〉 SS-grade （10.359 GPa） 〉 No.l-grade （9.840 GPa） 〉 No.3-grade （9.554 GPa）. For the same grade dimension lumber, its Eusw value was larger than static MOE. Mean values of MOR for four grade lumbers follow a sequence as No.2-grade （48.67 MPa） 〉 SS-grade （48.16 MPa） 〉 No.3-grade （46.55 MPa） 〉 No. 1-grade （43.39MPa）.     

北美规格材机械分等综述

规格材的机械分等方法是北美一种很重要的分等体系,即采用机械应力测定设备对木材进行非破坏性试验,按测定的木材弯曲强度和弹性模量确定木材的材质等级。用于机械分等规格材的分选参数可以因不同工厂机械的具体情况而进行调整,较目测分等更能适应现代化木材工业的发展要求。文中从分等方法的诞生、机械分等与目测分等相互关系、机械分等方法和标准、分等机构设置等方面介绍了北美规格材机械分等,在此基础上分析了中国规格材分等的现状并对中国规格材分等提出了参考建议。     

人工林小径结构用材的现状与发展趋势

目前我国人工林蓄积量居世界首位,因此木材资源结构已由天然优质大径级材向低质小径木转变,低质小径木已成为我国工业用材的主体,研究以低等级人工林小径材开发用于建筑房屋的高强度木质结构材具有重要现实意义和广阔的发展前景.本文就国内外对小径木结构材研究和发展现状进行概述,阐述人工林小径材特性,并对其发展趋势作出预测.     

辊压预处理条件对蒙古栎干燥速率及纹孔结构的影响

[目的]针对木材干燥耗时长、效率低的问题,以改变司职水分疏导功能的木材分子关键部位的微观结构为手段,通过改善木材的渗透性和水分的流动性,建立易于水分移动的新路径,达到缩短木材干燥时间的目的.在描述蒙古栎导管分子细胞壁构造变异的形态、数量和程度以及表征处理材在常规蒸汽干燥全程和各阶段干燥速率变动的基础上,探索并建立辊压预处理工艺条件、构造特征变异与干燥速率三者的相关关系.[方法]依托木材的黏弹性和水分移动机制,以蒙古栎为试材,对其含水率47％～55％、900 mm(长)×100 mm(宽)×30 mm(厚)的径切板和弦切板施行2个压缩方向(径向和弦向)、3种压缩率(10％,20％和30％)和3种压缩次数(1,4和9次)的辊压预处理,使用环境扫描电子显微镜(Fei Quanta 200)观察研究辊压处理材的导管分子微观构造特征变异,并在常规蒸汽干燥全程和各阶段测试和分析处理木材的干燥速率变动规律.[结果]环境扫描电镜观察表明,辊压压缩预处理使蒙古栎导管分子纹孔膜破裂和细胞壁出现裂隙,可形成水分移动的微观新路径;随着压缩率增大、压缩次数增加,纹孔膜破裂的数量和程度、细胞壁破坏的规模和尺寸增加,木材的渗透性和水分的流动性得到改善,缩短木材干燥时间.在常规蒸汽干燥的6个阶段和干燥全程,辊压预处理材的干燥速率均大于未处理材;压缩率和压缩方向相同时,干燥速率随压缩次数的增加而增大;压缩方向和压缩次数相同时,干燥速率随压缩率的增加面加快;压缩率和压缩次数相同时,径向压缩的弦切板干燥速率快于弦向压缩的径切板.[结论]以试材初含水率50％、终含水率15％计算,辊压预处理材的全程干燥时间均少于未处理材,弦向压缩径切板干燥时间缩短6.67％～23.64％,径向压缩弦切板缩短4.55％ ～ 13.02％.辊压预处理可在蒙古栎试材内部形成微观的水分移动新路径,改善水分的渗透性和流动性,缩短木材干燥时间.     

单板密度β射线检测法的研究

单板是制造层积材、胶合板等人造板材的基础材料,其密度对人造板材的机械、物理性能影响很大.对单板密度进行快速无损检测具有较高的实用价值.本文在分析国内外木材密度检测现状的基础上,提出了一种以计算机为核心的可以在线、无损检测单板密度的β射线检测法,并研究了系统的实现原理.     

十八站林业局集成材生产线改扩建项目经济效益分析

本文介绍了集成材生产工艺、特点和应用前景,通过有关经济、财务指标计算,对该项目进行了科学地分析和评价。