毛竹不同种源竹材物理力学性质初步研究

通过对来自福建建瓯试验地16个毛竹种源竹材的密度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度及其弹性模量等物理力学性质的初步研究,结果表明:竹材物理力学性质在各种源之间存在一定的差异,其中湖南株洲的毛竹竹材物理力学性质比于其它种源的毛竹要好,而安徽霍山的毛竹竹材的物理力学性质较差,测量的各指标中有基本密度、抗剪强度、抗拉强度三项指标都达到最低;竹材密度的大小、抗拉强度的高低随种源纬度的降低而呈降低的趋势,而竹材的抗剪强度呈与之相反的趋势。     

幼竹竹腔施肥对毛竹材性的影响

通过竹腔施肥试验区与对照区毛竹竹材含水率、全干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗剪强度、纤维素、半纤维素、木质素含量等物理、力学、化学性质的分析测定,比较分析了两者竹材材性的变化情况.结果表明,不同浓度施肥处理间有较大差异,而试验与对照之间差异不显著,毛竹增产剂及幼竹竹腔施肥对毛竹竹材材性的影响不大.     

不同竹龄麻竹材气干密度、力学性质及燃烧性能的比较研究

为进一步发掘麻竹材加工利用潜力,通过对不同竹龄、不同部位麻竹材的气干密度、力学性质、燃烧性能及其相关关系进行分析。结果表明:(1)竹龄对麻竹材气干密度、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、点燃时间、释热速率、质量损失率、释烟总量及60、180、300 s比消光面积均有显著影响,而对抗拉强度无显著影响;(2)竹材部位对气干密度、顺纹抗拉强度、抗弯强度有显著影响,而对顺纹抗压强度、抗弯弹性模量无显著影响;(3)麻竹材顺纹抗拉强度:顺纹抗压强度:抗弯强度:抗弯弹性模量=3.06∶1.00∶2.63∶164.28;(4)麻竹材气干密度与顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、点燃时间、释烟总量、60 s比消光面积和300 s比消光面积呈显著正相关,且相关系数达到0.899~0.958。4 a生麻竹材的气干密度、力学性质及燃烧性能等指标渐趋基本稳定,利用简单易测的麻竹材气干密度能较准确预测评价麻竹材部分力学性质与燃烧性能。     

竹节对竹材力学强度影响的研究

本文对毛竹和刚竹的带节材与不带节竹材的主要力学性质研究表明,带节竹材的抗弯强度、顺纹抗压、抗剪、抗拉强度和冲击韧性都有一定程度降低的趋向,但抗劈开强度和横纹抗拉强度却有明显提高。影响竹材力学强度的主要因素是维管束数量、维管束排列方向及维管束中纤维的力学强度,了解这些规律,对复合材料的结构仿生有重要参考作用。     

大木竹竹材力学性质的研究

在浙江平阳竹木混交林内,采集3年生大木竹,按标准制成试样,测定了丛生竹种大木竹竹材的各力学性质,并以材性优良的毛竹为参比进行分析.结果发现:大木竹竹材的顺纹抗拉、顺纹抗压、抗劈力和抗弯弹性模量分别为238.0 MPa、75.1 MPa、45.6 N·mm-1和12.6 GPa,比毛竹材的相应值大或与毛竹相当,顺纹抗剪和抗弯强度较毛竹材为低.大木竹的各力学性质间有较密切的相关性,顺拉强度:顺压强度:顺剪强度:抗劈力:抗弯强度为3.2:1.0:0.2:0.6:1.8.该研究结果可为大木竹的合理开发利用提供理论依据.     

麻竹材基本密度与力学性质变异规律的研究

通过对不同立地条件、不同年龄、竹竿不同部位麻竹材基本密度和力学性质的测定和分析,结果表明：影响麻竹材基本密度和力学性质因素的重要程度为竹竿部位＞年龄＞立地条件;竹竿部位和年龄对麻竹材基本密度和力学性质影响均极显著,立地条件对麻竹材基本密度、顺纹抗压强度和弦向冲击韧性影响极显著,对麻竹材弦向抗弯强度和顺纹抗剪强度影响不显著。麻竹材基本密度和力学性质表现为：上部＞中部＞下部,随立地条件高而减小,随年龄增大而提高,麻竹材作为结构用材的适宜采伐年龄为4～5年。     

毛竹实生苗物理力学性质的研究

以材性优异且同样条件下种植的当地鞭生毛竹为参比,研究了毛竹实生苗竹材的物理力学性能。结果表明,毛竹实生苗竹材的气干密度为0.617 g/cm~3,小于鞭生竹的气干密度(0.662 g/cm~3);全干密度为0.562 g/cm~3,小于鞭生竹的全干密度(0.607 g/cm~3);气干或全干时,毛竹实生苗的干缩率均小于鞭生竹;除顺纹抗拉强度外,毛竹实生苗的顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、抗弯强度均低于鞭生竹。因此,毛竹实生苗具有较高的强重比,相比鞭生竹材,具有密度较低、干缩率较小、力学强度性能良好的特点。     

雷竹竹材物理力学性质变异规律的研究

测试了雷竹材的物理力学性质,结果表明:竹龄对雷竹的物理力学性质有显著的影响;雷竹材的径向、弦向、体积干缩系数随竹龄增加逐渐减少;基本密度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度和抗弯强度都随竹龄增加而增加,至3～5 a较稳定.竹竿由下至上,含水率、干缩性逐渐减少;维管束密度和基本密度逐渐增加,力学强度亦相应提高.根据材性来看,雷竹的采伐利用应以4～6 a为佳.     

毛竹节间材与节部材的构造与强度差异研究

竹节是竹子为适应其生存环境长期择优演化而形成的特殊构造,它对提高细长竹子的刚度与稳定性至关重要。但在竹的利用中,竹节对竹材的力学强度是否会有影响,说法不一。现以毛竹为研究对象,在比较了竹节间材和竹节之间的构造差异的基础上,以竹青、竹黄、竹节未处理和已刨平处理的两种试件形式,分析研究了毛竹的含节材与不含节的节间材在强度上的差异。结果表明,无论是自然状态下的竹材试件,还是刨去刨平青、黄、节的竹材试件,竹节对弯曲强度、顺纹剪切强度、抗压强度等力学性能均未见有降低的作用,相反还有着不同程度的增强作用。但竹节对竹材顺纹抗拉强度有着不可忽视的降低影响。     

毛竹顺纹抗拉性质的变异及与气干密度的关系

将毛竹轴向分段(4段)、径向分层(6层)取样,研究其顺纹抗拉弹性模量和顺纹抗拉强度的变异规律,顺纹抗拉性质与气干密度之间的关系.结果表明:毛竹的顺纹抗拉弹性模量和顺纹抗拉强度的径向变异很大,不同位置竹材的顺纹抗拉弹性模量为8.49～32.49 GPa,最外层竹材的顺纹抗拉弹性模量约是最内层的3～4倍;不同位置顺竹材顺纹抗强度在115.94～328.15 MPa之间,最外层竹材的顺纹抗强度是最内层的2～3倍.用直线方程预测毛竹顺纹抗拉性质的效果略优于曲线方程的效果.     

红壳竹人工林竹材物理力学性质的研究

测试了红壳竹人工林竹材的物理力学性质。结果表明：竹龄对红壳竹竹材的物理力学性质有显著的影响；竹材的径向、弦向、体积全干缩率随竹龄增加逐渐减少；基本密度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度和抗弯强度都随竹龄增加而提高，至5－6年生强度稳定在较高的水平上，竹午由下至上，含水率、体积全干缩率逐渐减少；维管束密度、基本密度及力学强度相应提高。     

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.     

不同竹龄、部位竹材经软化后的力学性能比较研究

以毛竹为研究对象,对3个竹龄(1.5、3.5和5.5年生)和5个纵向高度段竹材进行水煮软化处理,比较研究水煮软化后不同年份,不同部位竹材顺纹抗拉强度,顺纹抗压强度,静曲强度和抗弯弹性模量的变化情况,以了解其变化规律。结果表明:1在水煮软化循环实验处理下,毛竹的顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度,抗弯弹性模量均呈现下降趋势;2从竹龄来看,在水煮软化循环作用下,5.5年生的毛竹材的各项性能变化差异最小,性能较稳定;1.5年生的毛竹材的性能变化差异最大,较不稳定。3从5个纵向高度看,毛竹材自下而上的顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度的变化差异逐渐减小,即毛竹的基部的性能的变化最大,较不稳定,梢部的性能变化最小,较稳定。     

硬头黄竹竹材物理力学性质研究

为了有效利用硬头黄竹竹材,对其竹材物理力学性质进行了研究.结果表明:竹秆部位对硬头黄竹的物理力学性质有显著的影响,竹秆由基部至上,体积干缩率、弦向干缩率和径向干缩率逐渐减小,基本密度、气干密度和全干密度逐渐增加,顺纹抗压强度和顺纹抗弯强度亦相应提高.     

角竹竹材物理力学性质的研究

根据24株1～8年生角竹(Phyllostachys fimbriligula Wen.)竹材测定和分析的结果如下:角竹竹材横断面的不同分割对顺纹抗压强度有极显著的影响。1/16分割对1/8、1/4、1/2和整环4个分割水平的抗压强度都具极显著差异,1/8分割对1/4、1/2分割和整环具显著差异,1/4、1/2分割与整环之间没有明显差异。角竹竹材的含水率与顺纹抗压强度的关系为:D_W=1503P_W~(-0.2467)。竹材的物理力学性质与竹龄有密切关系。竹材的公定容量、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度、抗弯强度都随竹龄增加而增加,至6～7年生达最大值,7年以后略有下降;干缩性随竹龄增加逐渐减少。竹材的物理力学性质与年龄的关系可以用抛物线方程:Y=a+bX+cX~2来拟合。同一竹秆不同部位的物理力学性质不同,秆茎由下至上,公定容积逐渐增加,而力学强度亦相应提高。角竹竹材(用7年生比较)的顺纹抗拉强度为2107kg/cm~2,高于杉木674kg/cm~2、马尾松739kg/cm~2、毛竹1877kg/cm~2和早竹857kg/cm~2;其顺纹抗压强度为538kg/cm~2,高于杉木409kg/cm~2,马尾松329kg/cm~2、早竹303kg/cm~2、与毛竹539kg/cm~2相近。     

毛竹力学性能在竹家具中的应用研究

随着社会的发展与进步,竹家具已经成为现代家具行业发展的趋势。竹材的力学性能决定其用途,但现代竹家具的造型设计大多沿用传统圆竹家具样式,无法将竹材本身特有的力学性能与现代竹家具设计完全融合。本文以毛竹的力学性能为切入点,详细论述了毛竹的比强度、比刚度、弹性、顺纹弯曲性和顺纹抗压抗拉强度等力学特性在竹家具设计中的应用,以期为我国家具业的发展提供新思路。     

四川两种竹材理化性质及纤维形态分析

为有效利用四川的乡土竹种慈竹和绵竹,测定分析了2个竹种的理化性质和纤维形态,并与毛竹及常见的阔叶材和针叶材做了对比。结果表明：1）在化学成分上,2个竹种的抽提物含量均小于毛竹,而介于针叶材和阔叶材之间,2个竹种的综纤维素含量和纤维素含量均高于毛竹,木质素含量与毛竹接近,但灰分含量远高于毛竹、阔叶材和针叶材;2）在物理力学特性上,2个竹种竹材密度略低于毛竹,顺纹抗压强度均明显高于毛竹,且优于强度较高的阔叶材马占相思木,2个竹种的抗弯弹性模量和抗弯强度均明显高于毛竹,抗剪强度与毛竹接近,表明2个竹种力学强度均较大,可以用作结构用竹或建筑用竹;3）在纤维形态上,慈竹和绵竹的平均纤维长度分别为0.63和0.67 mm,均小于毛竹,且纤维长度多为500~1 000和1 000~1 500 μm,2个竹种的纤维长宽比均在45以下,表明慈竹和绵竹均不适于作为造纸原料。     

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。     

苦绿竹、椽竹、橄榄竹物理力学性质及其在人造板上的应用分析

测定了2-5年生的苦绿竹、椽竹、橄榄竹的物理力学性质和外形尺寸,并对其在人造板上的应用进行初步分析。结果表明:与毛竹相比,绿竹各项力学性能均较低;椽竹和橄榄竹,除了顺纹抗剪偏小外,横纹抗弯、顺纹抗拉、顺纹抗压与毛竹相当。3个竹种的壁厚和直径较小,均不适合于普通竹地板生产;苦绿竹和橄榄竹可用于制作竹材胶合板、碎料板等人造板产品,椽竹因直径较小,只适用于碎料板生产。     

中低温热处理对竹材材性的影响

采用温度为75、105、135℃,时间为30min的热处理工艺对毛竹(Phyllostachys edulis)材进行处理,分析不同热处理温度对毛竹材性能的影响。研究表明:随着热处理温度的升高,纤维素含量先上升后下降,综纤维素含量下降,木质素含量变化不大,略有下降。密度先上升后下降,干缩率呈下降趋势。顺纹静曲强度和顺纹抗压强度呈下降趋势,抗弯弹性模量变化较少。