木材横纹压缩过程构造学计算机视觉系统构建

在木材横纹压缩大变形领域中,连续跟踪木材横纹压缩过程,研究其构造学微观形态的变形规律,构建了一套完整的硬件系统和软件系统,为木材科学在木材横纹压缩大变形的定性分析方面步入定量描述奠定了理论基础。     

横纹压缩强化杨木薄板性能分析

以黑龙江产大青(Populus ussuriensis)木材薄板为研究对象,经常温水浸泡至饱水状态后进行横纹压缩强化,通过分析横纹压缩强化前、后薄板试件及相近厚度规格胶合板和纤维板试件的物理力学性能,探讨该方法对薄木板性能的影响,并对薄木板与其他木质材料进行比较.结果表明:横纹压缩强化后的木材薄板相对结晶度变化趋势不明显,气干密度、表面硬度、表面粗糙度质量均有所提高,力学强度大幅度提高,热能消耗下降.     

预冻及压缩预处理对尾巨桉干燥特性的影响

桉木在干燥过程中极易发生皱缩,使木材降等严重甚至报废,有效地解决桉木干燥皱缩问题是桉木资源高附加值实木化利用的重大难题之一。对桉木进行适度的预处理能够改变其内部细胞的微观结构,形成新的水分迁移通道。以尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)为试材,对其进行预冻、压缩及预冻-压缩预处理,然后进行常规干燥,研究预处理条件对桉木干燥速率、干燥应力应变及皱缩特性的影响。结果表明:3种预处理条件都能有效提高桉木的干燥速率,其中,预冻-压缩预处理后试件的干燥速率提高20%,幅度最大。预处理材与未处理材残余应力指标变化趋势一致,干燥后期预处理材指标值小于未处理材,残余应力小。3种预处理方式都不同程度地改变了细胞壁微观构造,破坏了皱缩发生的条件,抑制了木材的干燥皱缩。其中,预冻-压缩预处理材全干缩率最大减少15.8%,抑制木材皱缩效果最为显著。预冻-压缩预处理能够改变木材的微观结构,改善了木材的干燥特性,是一种有效抑制木材干燥皱缩的预处理技术。     

压缩木制造技术的研究概述

目前 ,我国已进入大量应用人工林木材的阶段 ,为了实现人工林木材和间伐材的高效利用 ,首先应从软质人工林的材性 ,如强度、耐久性等方面进行改良 ,以满足使用功能的要求。压缩木、人工林软质木材的表面密实化加工、压缩整形木、木材横纹压缩变形的固定等一系列课题在压缩技术领域进行了广泛深入的研究 ,并取得了一定的进展。压缩木是通过对实体木材进行压缩 (热压 )处理而获得的一种材料 ,这种材料的特点是密度大、质地坚硬、强度高、耐磨性好 ,同时其尺寸稳定性也得到提高。本文主要介绍了压缩木制造工艺中几项关键技术的研究成果 ,希望对…     

压前含水率对杉木间伐材压缩木性能的影响

通过对杉木间伐材压缩密化的水分和物理力学性能进行分析,并观察木材微观结构的变化,可得出以下结果：1)压缩木各方向的水分分布不均匀,容易翘曲变形;2)水分对压缩木的物理力学性能有影响,压前含水率50％左右,压缩木硬度、抗弯弹性模量和抗弯强度最大,但冲击韧性随着压前含水率的增加呈下降趋势。从微观结构的观察可知,杉木间伐材压缩木的细胞只是被挤压,细胞腔变小而细胞壁未受到破坏。为了降低压后含水率,使水分分布均匀,可以采取两种办法：一是使初始含水率尽可能低,二是热压时间尽可能长。     

木材横纹压缩大变形应力—应变关系的定量表征

在１００－１３００ｋｇ／ｍ＾３的密度变范围选取１７种阔叶树试材，采用典型的６种木木材压缩加工条件（气干，２０℃饱水２０℃；饱水１００℃３种条件与约束条件相结合），进行横纹大变形压缩试验和数字化数据采集，经数据分析处理，建立了定量描述木材横纹压缩大米表全领域应力－应变关系的数学表达式。该式的适用性对本试验范围内的各树种、压缩工艺有效，计算值与实测值十分吻合。     

苦楝和香椿木材解剖性质研究

为给苦楝（Melia azedarach）和香椿（Toona sinensis）木材的利用提供理论参考,以10年生苦楝木材和17年生香椿木材为研究对象,采用光学显微镜对其主要解剖性质进行分析。结果表明,苦楝木材为环孔材或半环孔材,香椿木材为环孔材;两种木材的生长轮均明显,弦切面上均呈倒“V”字或山水状花纹。两种木材早材管孔弦径相差不大,均稍大。苦楝木材早材管孔多数4列,香椿木材早材管孔多数2列。苦楝木材早材至晚材略急变,晚材管孔向生长轮外部逐渐减小;香椿木材早材至晚材急变。苦楝木材晚材管孔弦径大于香椿木材。香椿木材结构较细。苦楝和香椿木材木射线宽度均属于中等,高度均属于极低,径切面花纹较普通。在实际加工利用中,采用弦切板制作家具板面较美观。香椿木材的导管、薄壁组织、射线组织等细胞中均含有大量红色树胶,使木材呈现红褐色;香椿木材刨面光亮,自然色泽好,具有芳香气味,是制作家具的上等材料。作为家具用材,香椿木材在纹理、色泽和气味等方面优于苦楝木材。     

木材横纹压缩应力-应变关系及其影响因素研究进展

木材横向压缩下应力-应变关系对压缩材料热压工艺的设计和最终产品的物理力学性能有着重要的影响。从木材横纹压缩应力-应变关系和屈服点的确定入手,重点阐述从微观到宏观角度的木材自身组织构造特性,以及压缩工艺参数中温度、含水率等因素对木材横纹压缩应力-应变关系的影响,并对今后木材横纹压缩技术研究方向提出了建议。目前木材横纹压缩变形机制的研究多是围绕木材整体压缩开展,缺乏木材应力-应变关系随木材自身特性及含水率、温度交互作用变化规律的系统研究,以及湿热状态下层状压缩木材内部屈服应力差形成机制的研究。要实现层状压缩木材压缩层位置和厚度的可控性,需要在准确确定木材屈服点和掌握木材应力-应变关系的湿热响应规律的前提下,科学构建适用于湿热条件下木材层状压缩应力-应变关系模型。     

白桦木材干燥过程横纹流变特性的初步研究

采用白桦锯材在实验室条件下进行常规干燥 ,把时间因子引入到木材干燥变形中 ,运用聚合物粘弹性变形与流变学理论分析木材干燥过程蠕变变形的发展 ,采用切片法测定了沿木材厚度方向的瞬时弹性应变εe、粘弹性应变εc、机械吸附应变εm 的分布与变化趋势 ,定性分析了在一个干燥周期内木材横纹方向变形特性。理论研究与试验分析结果表明 :干燥过程中木材表层与芯层的弹性应变始终是方向相反的 ,木材表层的弹性应变在干燥中期与后期达到极值的时刻可以作为进行热湿处理的参考点 ;粘弹性应变是与时间相关的、可恢复的变形 ,在木材干燥过程中较难与机械吸附应变严格区分开 ,机械吸附应变 (前期 )包括粘弹性应变 ,因而它在一定程度上反映了机械吸附应变发展变化规律 ;在干燥中期与后期对白桦进行热湿处理时 ,木材各层的机械吸附应变均呈现增大趋势 ,木材沿厚度方向的不均匀干缩减小 ,木材表、芯层的弹性应变有所减小 ,机械吸附应变是导致干燥过程木材干燥应力释放的一个主要原因。     

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.