基于人工神经网络模型的木材干燥应变模拟预测

【目的】研究常规干燥过程中干燥基准、预处理条件、含水率对木材干燥应力的影响,探讨干燥应力沿髓心至树皮方向的分布情况,以实现干燥应变的模拟预测。【方法】整合分析采用图像解析法测算得到的弹性应变和机械吸附蠕变相关数据,基于人工神经网络模型,以干燥温度、含水率、相对湿度、距髓心距离为输入变量对弹性应变进行模拟预测,以预处理温度、干燥温度、含水率、相对湿度、距髓心距离为输入变量对机械吸附蠕变进行模拟预测。通过网络训练和验证,得到合理的人工神经网络预测模型,并对模型进行测试,探讨分析所建立模型的预测能力。【结果】弹性应变预测模型中,各数据集均呈现出较好的相关性,训练集、验证集和测试集的相关系数(R)分别为0.988、0.983和0.978,所有数据集的决定系数(R~2)均高于0.95,验证集达到最优时的均方差(MSE)为1.21×10~(-6)。机械吸附蠕变预测模型中,利用含水率为28%和12%的数据集进行模型训练和验证,训练集和验证集的相关系数(R)分别为0.981、0.977,验证集达到最优时的均方差(MSE)为1.26×10~(-6);利用含水率20%的数据集进行模型测试,测试集的相关系数(R)为0.969,所有数据集的决定系数(R~2)均高于0.94,网络模型能够解释94%以上的试验数据,表现出较好的预测能力。【结论】所建立模型的预测值和试验值吻合较好,预测成功率较高,能够为人工神经网络在干燥应力、应变方面的应用提供可行性依据。     

25 mm厚进口桃花心木干燥基准的优化

采用实验室干燥试验设备，按企业生产干燥基准进行25 mm厚桃花心木干燥试验，并通过锯材干燥质量检测和分析，制定出常规干燥基准的优化方案。结果表明：采用优化的干燥基准，干燥周期由企业原基准的12 d缩短为6 d，干燥效率提高一倍，残余干燥应力值显著降低，锯材综合干燥质量由3级提升至2级，可满足家具、地板等实木制品对锯材质量的要求。     

50 mm 厚进口辐射松锯材高效干燥工艺

在对企业50 mm 厚进口辐射松锯材干燥生产调研的基础上，检测和分析干燥速率、干燥周期和锯材干燥质量 的相互关系，制定常规干燥优化工艺和高温干燥工艺。结果显示：以满足国家标准干燥锯材质量二级材的要求为前 提，常规工艺干燥周期可由10.75 d 优化至6.20 d，高温干燥周期仅需3.69 d，干燥效率大幅提高。推荐使用优化的 高效干燥工艺，有条件的企业可采用高温干燥工艺，进一步提高干燥效率。     

高温热处理对欧洲云杉和花旗松吸湿特性的影响

研究了高温热处理对欧洲云杉和花旗松平衡含水率及吸湿特性的影响。采用水蒸气作为保护介质,设定160,180,200和220℃4个温度条件下进行高温热处理2 h,以双室温、湿度控制法获得等温吸附曲线,并采用GAB模型拟合,分析高温热处理对木材水蒸气等温吸附曲线线型、平衡含水率、有效比表面积的影响。结果表明:高温热处理可以显著降低2个树种试样的吸湿平衡含水率,处理温度越高,平衡含水率下降值越明显,220℃处理后试样的平衡含水率相较于未处理材的平衡含水率下降可达40%以上;利用GAB吸附模型能够较好地描述高温热处理欧洲云杉木材和花旗松木材的等温吸附过程,等温吸附线拟合度较高(拟合度决定系数均高于0.98)。高温热处理并未改变木材等温吸附线的线型,高温热处理试样和未处理试样均呈现第2类等温吸附曲线特征,但热处理会影响等温吸附曲线斜率;高温热处理后2个树种试样的有效比表面积显著降低,处理温度越高,有效比表面积下降值越明显,且试样高温热处理后比表面积相较于素材的下降比例与平衡含水率受高温热处理的影响相近。本研究可为热处理木材吸湿特性科学评价及实际高温热处理木材生产提供参考。     

浙江北部沿岸春夏季凤鲚鱼卵及仔、稚鱼分布特征

2008年4-6月，在浙江北部沿岸禁渔区线内（28°30’-30°45’N，121°30’-123°15’E）进行了产卵场生态调查，共设置45个调查站位，鱼卵和仔稚鱼的采集分别使用水平和垂直浮游生物拖网，结果表明：凤鲚卵占该海区各种鱼卵总数量的第四位。表层网和垂直网采集到的凤鲚卵占同网型鱼卵总量的6．08％和2．56％，凤鲚卵出现在5-6月，以5月数量最多，5月份平均分布密度4．82粒／网（表层网），最高密度值150粒／网，6月平均分布密度3．02粒，网（表层网）、0．11粒／m2（垂直网），最高分布密度110粒／网。产卵场主要在杭州湾水域，表层水温17．23℃，表层盐度13～31．5，最适表温21～23℃，最适表盐13～26，水深15m以内，透明度0．02～0-3m。凤鲚仔稚鱼在表层网的4-6月和垂直网的6月均采集到，分布面较广，其中表层网采集的凤鲚仔、稚鱼累计居各鱼种仔稚鱼首位，最高分布密度值分别为4月8尾／网、5月2尾／网、6月696尾／网（表层网）和5．9尾／mS（垂直网）。仔、稚鱼分布的表层温度和盐度分别为14．23．5oC、13。33，透明度0．05～1m。     

我国木材干燥理论与技术研究的现状与建议

介绍了第十九届国际干燥会议的简况,以及我国参会代表的论文分布情况。对近几年木材干燥领域相关论文在《林业科学》《林产工业》、《木材工业》杂志的刊登情况,及近5年北京林业大学木材干燥方向研究生的研究内容进行了统计分析。在此基础上初步剖析了近年来我国木材干燥领域理论与技术研究的现状、存在的问题及困惑,提出了促进我国木材干燥理论与技术研究的几点建议,为我国木材干燥领域的可持续发展提供参考。     

高场强微波处理对樟子松木材宏观裂纹的影响

探究高场强微波处理过程中，樟子松试材含水率、微波功率、处理时间对试材吸收微波能量和宏观裂纹的影响。结果表明，试材处理前的含水率、微波功率对试材吸收的微波能量有显著影响；当含水率为40%~60%、微波功率为140 kW、处理时间为120 s时，樟子松试材横截面的裂纹面积比和裂纹数量最大。建议根据功能化材料的应用领域，选择不同的微波处理工艺。     

纤维饱和点概念的演变、测试方法及其应用

纤维饱和点(FSP)是木材科学中早期提出的概念,距今已超过1个世纪,在木材-水分关系、物理力学性能等木材科学研究各领域均发挥了重要作用。相较于FSP概念的最初形式,其无论从定义形式还是从物理含义等方面都有了变化,从最初以木材内水分状态及其存在位置的定性描述朝着水分与木材结合形式差异、木材内水分势能边界方向发展。目前国内关于FSP的研究相对滞后,也未见系统的FSP测试原理和方法介绍。本研究对FSP概念演变与发展、测试方法及其优缺点进行系统分析,并在此基础上总结FSP在木材-水分关系、木材干燥技术、改性效果评价中的应用及其进一步发展方向。根据木材-水分关系研究的不同阶段,FSP概念可归纳为4种类型:第1类概念强调以物理力学性质转折点及水分存在位置定义FSP;第2类概念以木材细胞壁容纳水分极限作为FSP,简化了限制条件;第3类概念强调水分与木材结合形式差异,从吸、放热的热物理角度等进行阐述;第4类概念引入溶液热力学概念,将FSP视为木材内不同状态水分的相态边界,给出了FSP明确的物理含义。FSP测试方法可归纳为7类,包括外推法、溶剂排出法、压力板法、示差量热法、离心脱水法、核磁共振法和溶液热力学计算法,除外推法、溶液热力学计算法获得的FSP为计算值外,其他方法都可获得细胞壁内吸着水真实含量,测定的FSP明显高于传统引用的FSP平均值30%,但具体应用时应根据实际需求而定。FSP可进一步在木材干缩湿胀特性分析、木材干燥基准制定等方面发挥作用,同时在木材改性效果评价及改性处理后微观构造分析等领域均可应用。在FSP热力学概念基础上衍生的全含水率区间木材-水分关系的化学势表达方式,以及在此基础上发展而来的木材-水分相态图,将成为今后建立木材-水分关系的科学评价体系机制,并进一步服务于科研与生产。     

东海蓝圆鲹的摄食习性

以2008年5月至2009年2月东海灯光围网采集到的叉长范围为52～276 mm的444尾蓝圆鲹为对象,对其胃含物进行分析,应用K-W非参数检验、卡方检验、聚类分析等方法,对不同季节和发育阶段条件下蓝圆鲹的食性进行了研究。结果表明,蓝圆鲹的摄食种类有80余种,浮游甲壳类(主要包括浮游甲壳类幼体、磷虾和桡足类等)和小型鱼类为其主要食物类群。若按相对重要性指数百分比(IRI%)排序,优势饵料种类最高的是七星底灯鱼(IRI%为40.44%),其次是口虾蛄Alima幼体(IRI%为14.24%)、太平洋磷虾(IRI%为11.26%)等。统计分析检验表明,蓝圆鲹的空胃率和平均胃饱满系数有显著的季节变化和叉长变化(P<0.01),摄食强度春季最高,秋季和夏季相对较高,而冬季最低;叉长50～99 mm和200～299mm的蓝圆鲹的摄食强度较高,其余叉长的强度相对较低。食物组成也随季节和发育阶段的不同而有所变化,在春季主要以七星底灯鱼和口虾蛄Alima幼体为食,夏季主要以甲壳类幼体为食,秋季主要以七星底灯鱼和太平洋磷虾为主食,冬季食物匮乏,小型桡足类丽隆剑水蚤和糠虾类占其食物组成的很大比例。聚类分析的结果表明,蓝圆鲹叉长200 mm是其摄食取向的拐点,小于这个叉长的蓝圆鲹以浮游甲壳类为主,大于这个叉长的以捕食小型鱼类为主,随着叉长的增大,蓝圆鲹更多的以游泳动物为食。根据蓝圆鲹摄食饵料的类群变化,东海蓝圆鲹的营养级为3.55,属于浮游动物和游泳动物混合食性的肉食性鱼类。     

东海黄鲫的食物组成和食性的季节变化

本文通过对东海区（120～127°E，26～35°N）大面积调查及补充取样取得的黄鲫Coiliamystus（Linnaeus）样本进行分析，对其食物组成、食性类型、食性季节变化进行了研究。结果表明：（1）黄鲫食料生物组成较复杂，共计有15个类群，49种（包括未鉴定到种的种类），4种不可辨认类型饵料。依据相对重要性指数指标来看，磷虾类为最重要的饵料类群，IRI=5363，IRI百分比占87．4％，长尾类、樱虾类、糠虾类为次重要类群。（2）黄鲫属浮游动物食性。（3）黄鲫的食物组成、摄食强度、食物生态位宽度存在明显的季节变化。