锯材/单板层积材混合正交胶合木力学性能研究

为改善正交胶合木(Cross laminated lumber,CLT)的力学性能,将加拿大云杉-松-冷杉规格材和单板层积材按照不同结构进行混合组坯,形成3种不同结构的混合结构CLT,并对CLT试件进行弯曲和剪切力学性能测试,观察试件破坏形式。试验结果表明,芯层(横向层)剪切破坏是CLT梁试件弯曲破坏的主要、关键形式,单板层积材(Laminated Veneer Lumber,LVL)显示了较低的横纹剪切性能;将LVL置于表层,能较大地改善CLT材料的力学性能,其顺纹抗弯弹性模量比普通结构CLT值提高17.6%,将LVL置于芯层(横向层),SPF作为表层形成的混合CLT材料力学性能低于普通结构CLT性能。     

薄型单板层积材结构改进的研究

薄型单板层积材(LVL)可替代锯材,应用于木质门窗构件等轻载结构领域.由于单板全部顺纹组坯,导致产品存在横向翘曲变形的技术问题.为此,尝试采用"部分单板横纹组坯"和"纤维板与单板复合"两种方法进行改进,制造了15 mm厚LVL,包含1～2层单板横纹组坯或1～2层3 mm纤维板.测试结果表明:单板横纹组坯.显著降低了LVL的抗弯性能,但LVL的弹性模量仍能达到单板层积材国家标准中70E级别的要求,而静曲强度甚至超过180E级别优等品的限值;与此同时,改进结构的LVL吸水翘曲变形显著降低.横纹单板越靠近LvL表层,板子抗弯性能降低越显著,而翘曲变形改善越明显.采用纤维板与单板复合制造LVL,纤维板的内结合强度衰减明显,易受破坏.     

单板层积材在线检测系统硬件抗干扰措施

1引言单板层积材是单板经涂胶、顺纹组坯后热压而成的多层板材。按应用领域的不同一般分为非结构型和结构型两种。结构型单板层积材也称为木质工程结构单板层积材,是强制限定力学性能、用于制作承载结构部件的结构板材,要求具有较好的结构稳定性和耐久     

中山杉单板缠绕圆管的轴压行为及环刚度研究

采用中山杉单板单面涂胶,施胶量为260 g/m~2,以30°的倾角螺旋交错缠绕组坯、加压制备圆管,研究了圆管的轴压行为及环刚度。结果表明:轴压过程中,其破坏形式主要集中在圆管的端头、中部以及单板带拼缝处。单板横纹螺旋缠绕的圆管相对于单板顺纹横纹混合螺旋缠绕和单板顺纹螺旋缠绕的圆管,其端头及单板间接缝处易破坏,单板顺纹螺旋缠绕圆管外层对于端头及单板间接缝处有很好的约束作用。单板顺纹横纹混合螺旋缠绕圆管相对于单板横纹螺旋缠绕和单板顺纹螺旋缠绕的圆管,其轴压性能更好,内径110 mm的单板顺纹横纹混合缠绕圆管的轴压极限荷载可达22.2 k N。圆管的环向抗压能力可用环刚度评价,单板顺纹缠绕圆管的环刚度最大,单板横纹缠绕圆管的环刚度最小。     

混合组坯对杨木单板层积材弹性常数及力学性能的影响

单板层积材具有结构均匀、强度高等优点,材料、结构、制造工艺等差异对其性能影响显著。以13层22 mm厚全顺纹、2层及3层横纹其余顺纹混合组坯的杨木单板层积材为对象,通过电测法、三点弯曲及拉伸实验,对其主要弹性常数及力学性能参数进行测试,得出以下结论:1)随着横纹层数的增加,顺纹方向的弹性模量下降,横纹方向的弹性模量增加,层积方向的弹性模量先减小后增加,单板层积材的各向异性降低;2)随着横纹层数的增加,静曲强度减小,变异性逐渐增大,进行结构设计时需更多考虑材料的性能稳定性;3)组坯方式对LVL抗拉强度的影响不大,适当增加横纹层板可提高抗拉强度;4)组坯方式对泊松比的影响较大,随着横纹层数的增加,泊松比总体降低,采用纵横混合式组坯可能有利于抵抗由拉、压载荷所造成的材料变形。     

复合胶合板

在木质人造板生产实践中,由刨花板做芯层,表层和背层用单板而制造的复合胶合板,近来获得了推广。最初,这种胶合板由刨花拌胶与单板同时加压而得。后来,以表面非定向的成品刨花板做为复合板芯层。为此,采用厚度为3—5 mm 刨花板制造的复合板代替五层胶合板。这种复合板的顺纹抗弯强度与其相等厚度的胶合板相似,而横纹抗弯强度则低些,     

表板厚度与组坯方式对展平竹-杨木复合板性能的影响

为充分发挥杨木与展平竹的优势,以杨木为芯板、展平竹为表板制作展平竹-杨木复合板,分析表板厚度(2、4、6、8 mm)及组坯方式(顺纹组坯、横纹组坯)对复合板弹性模量、抗弯强度、冲击韧性及胶合强度的影响。结果表明：在表板厚度方面,随表板厚度增加,复合板抗弯弹性模量先减小后增加,表板为8 mm的复合板弹性模量最大,为12.10 GPa;抗弯强度呈下降趋势,表板为2 mm的复合板抗弯强度最大,为198.4 MPa;冲击韧性呈上升趋势,表板为8 mm的复合板冲击韧性最大,为50.19 kJ/m²;胶合强度先增加后减小,表板为4 mm的复合板胶合强度最大,为5.41 MPa。在组坯方式方面,横纹组坯复合板的弹性模量、抗弯强度、冲击韧性优于顺纹;与顺纹组坯相比,横纹组坯复合板的抗弯弹性模量高9.82%、抗弯强度高18.67%、冲击韧性高2.20%;胶合强度以顺纹组坯复合板为高,达5.41 MPa,横纹组坯的为3.73 MPa。     

国际市场单板层积材的发展

单板层积材（Laminated Veneer Lumber）简称LVL，是旋切单板经多层顺纹（也可以加入横纹单板）拼接胶压而成的商性能、高附加值产品。目前，LVL40％-60％用于建筑行业，如木结构房屋，因此单板层积材在美国、日本、欧洲等发达国家已经发展成熟，而中国目前还处于发展阶段。     

重组竹横纹局部受压承载力试验研究

为了解不同工况下重组竹横纹局部受压的力学性能,对5组不同工况下的重组竹试件进行了横纹局压试验,采用0.5 mm/min的速度加载至试件破坏,得到试件的破坏特征、极限承载力和每组试件的荷载-位移曲线。试验结果表明,重组竹横纹局压极限承载力比较稳定,其变异系数均小于0.1;不同工况对试件的极限承载力和破坏形态有明显影响,承压区周围的围压面越多,其承载力越大。结合已有的木材横纹局压承载力计算方法和试验结果,考虑到重组竹本身硬度较大的特性,将重组竹顺纹和横纹方向的应力扩散长度均取为20 mm,得到了重组竹横纹局压的承载力计算公式,其计算结果均小于每组试件极限承载力的平均值,表明本研究得到的计算公式具有较高可行性。     

胶合板层间水分迁移规律的研究

胶合板是一种重要的木质工程材料,其纵横交错的组坯方式有效地降低了木质材料的各向异性,因此,胶合板常用于室外环境以代替实木作为结构材使用。由于木材固有的易吸湿性,吸水可改变胶合板的物理力学性能。为探索胶合板层间水分迁移规律,使用X射线断层扫描仪检测吸水前后2种杨木胶合板和杨木试件内水分迁移行为,分析了影响胶合板内水分迁移行为的原因,剖析了吸水过程中胶层和单板结构变化对胶合板吸水行为的影响。研究结果表明,水分在胶合板层间迁移可分为吸湿后木材单板发生润胀、单板间胶层不再连续和完整、水分在板层间孔隙聚集和水分穿过胶层并进入下一板层4个步骤。水分更易在木质单板内高密度区域聚集以及沿结构存在缺陷区域迁移。本研究动态可视化了吸水过程中胶合板内水分分布及胶层形态变化,揭示了胶合板内水分穿过胶层的发生机制,这一研究成果可为优化人造板生产工艺和指导人造板的合理使用提供理论基础。     

空心胶合木柱轴心受压性能研究

【目的】节能环保理念越来越受关注,木材作为绿色环保的可再生建筑材料可应用在工程中,目前国内木建筑中应用的木柱主要局限于原木圆柱,为了提高木材利用率,同时降低成本,改善受力性能,满足工程需要,提出一种新型的空心胶合木柱,并进行试验研究分析。【方法】使用相同尺寸拱形锯材作为骨架,利用环氧树脂胶粘剂进行胶合,制作3根空心胶合木柱试件进行轴心加载受压试验,研究空心胶合木柱的轴压力学性能,在试验过程中通过仪器记录应变、应力和位移等数据,主要分析木柱的竖向与横向应变、竖向与侧向位移、稳定承载力等特性,并利用ABAQUS有限元软件进行建模对比分析,探讨木柱最终破坏特征。【结果】空心胶合木柱破坏形态主要是整体压屈破坏,达到极限荷载80%左右时,承载能力快速下降,侧向位移随荷载增加而迅速增大,加载过程中存在多个增长台阶;与同截面积原木圆柱比较,理论承载力提高了4.3%,计算得承载能力稳定系数为0.9,材料缺陷对轴心承载力有影响;通过有限元建模分析,材料在弹性阶段理论值与试验值吻合程度较好。【结论】空心胶合木柱应用在实际工程中是可行的,能够满足工程使用需求,充分利用小型锯材,提高了木材利用率,降低了成本,相较于原木圆柱受力性能更好。     

胶合木-钢夹板螺栓连接滞回性能试验

【目的】为探明胶合木-钢夹板螺栓连接的动力性能和抗震性能,确保连接件在车辆、机械振动等动力荷载下的可靠性。【方法】针对胶合木-钢夹板螺栓连接的构造特点,考虑胶合木厚度和螺栓直径之比(厚径比)、螺栓顺纹间距、螺栓并列和错列布置方式等参数的影响,设计制作了4类13组共39个胶合木-钢夹板螺栓连接件,在低周反复荷载作用下进行滞回性能试验。【结果】试验结果表明:在单螺栓连接中,连接部位的破坏模式逐渐由"螺栓刚直"向"双铰"转化,胶合木销槽破坏模式逐渐由销槽整体承压破坏向两端部挤压破坏转变,试件滞回曲线基本都呈现饱满的弓形和棱形,具有良好的耗能能力和抗震性能,但其承载能力较低。在多螺栓连接中,螺栓和胶合木的破坏模式分别以"双铰"破坏和销槽端部挤压破坏为主,试件滞回曲线均呈现饱满棱形,该类试件在承载能力、抗震性能和耗能能力上均有大幅提升;随着螺栓顺纹间距的增大,试件的承载能力不断增大,但螺栓顺纹间距在200 mm时,极限荷载增幅趋于平缓,初始刚度增涨大幅放缓,且整体刚度退化与螺栓顺纹间距为250 mm时基本相同;螺栓并列布置滞回曲线饱满程度好于错列布置;螺栓双排布置承载能力比单排布置的承载能力更高,刚度退化更小。【结论】胶合木-钢夹板螺栓连接具有较好的耗能能力、抗震性能及延性性能;螺栓顺纹间距在200 mm时,抗震性能最佳;螺栓错列布置的抗震性能比并列要好,螺栓双排布置的抗震性能更优越。     

山杨复合胶合板的制作

本文描述了利用山杨材制和复合胶合板的研究，研究结果表明，以其优质材料旋切的单板为表层材料，以劣质木材制作的刨花板为芯层材料制作和复合胶合板的主要物理力学性能指标与传统的胶合板板基本相同。     

江南油杉细根生物量空间分布及其对土壤水分的响应

[目的]探明广西不同栽培区江南油杉细根生物量的空间分布共性及其对土壤水分的响应机制.[方法]以广西3个栽培区江南油杉人工幼林为研究对象,采用根系全株分层挖掘和根系形态结构分析法,定量分析江南油杉幼树不同径级细根生物量密度、根长密度和表面积密度的空间分布特征.[结果]1)江南油杉幼林期细根生物量在垂直方向上主要分布在0～...     

单板的厚度和配置方式对复合定向刨花板性能的影响

研究了单板厚度和配置方式对复合定向刨花板性能的影响。试验发现：１．复反的强度与刚度随着单板配置方向的改变而明显改变。当单板纹理方向与ＯＳＢ定向方向平行时，复合板在平行于ＯＳＢ定向强度与刚度明显增加，而且在纵横两个方向上的差异也增大；而当单板纹理方向与ＯＳＢ定向方向垂直时，复合板在纵横两个方面的强度与刚度趋于均匀。２．本试验中如果单板以纹理方向的与ＯＳＢ定向方向垂直配置，则在单板厚度为０．８５ｍｍ时     

竹片覆面胶合板的初步研究

本文研究了以竹片为外层材料、多层杨木单板为芯层材料的复合胶合板的结构和力学性能，分析了板坯结构形式、纵向纵片厚度、单板层数及板坯压缩率与产品机械强度之间的关系。初步研究结果表明，板坯结构形式对产品的静载荷抗弯曲性能影响显著；在试验范围内，纵向竹片厚度为３．５－５．０ｍｍ、板坯压缩率在２３％左右时，竹片覆盖面杨木胶合板的综合力学性能比较理想。     

竹板增强单板层积材组合梁受弯性能

单板层积材加工成梁构件应用于建筑结构材时,由于材料本身的强度和刚度不足,其结构构件不能满足现代多、高层以及大跨度建筑的需求。竹集成材是原竹经过切削成竹片、低温干燥、碳化、涂胶,再同方向平面或侧面组坯、热压胶合而成的竹基复合材料,其力学性能与稳定性优于木材。将集成竹材作为增强材料用于加固单板层积材梁是一种简单有效的提高梁极限承载力的方法。通过进行竹板增强单板层积材组合梁四点弯曲试验,研究了集成竹板对单板层积材受弯性能的增强效果。结果表明,在单板层积材受弯构件上下部粘贴集成竹板可提高构件极限承载力10%～50%。同时,考虑单板层积材和集成竹材料的非线性,推导出了适用于组合梁的极限承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。     

覆盖对毛竹林土壤物理性质及养分含量的影响

【目的】了解覆盖对毛竹Phyllostachys edulis林土壤物理性质及养分含量的影响,为毛竹笋用林覆盖经营提供理论依据。【方法】以湖北省咸宁市毛竹林为研究对象,采用不同覆盖措施连续覆盖3 a,分析比较不同土壤层次间物理性质及养分含量的差异。【结果】覆盖可改善表层(0~10 cm)土壤的物理性质,使该层土壤容重显著降低,毛管孔隙度、毛管持水量和最大持水量等显著提高(P<0.05)。覆盖对土壤全钾、有效磷和速效钾含量有显著影响,覆盖能显著提高表层土壤全氮、全磷、有效磷和速效钾含量及较深层(10~20 cm和20~40 cm)土壤有效磷和速效钾含量。总体来说,随着土壤层次的加深,覆盖对土壤养分的影响程度逐渐减小。毛竹林覆盖后,不同土层间土壤物理性质及养分含量存在显著差异,主要表现为随着土壤层次的加深,土壤最大持水量、毛管持水量、毛管孔隙度和总孔隙度等显著降低,土壤容重则表现出相反的趋势;除全钾外,其他土壤养分含量均在0~10 cm层最高。【结论】在不考虑其他因素的情况下,以稻草20 cm+谷壳10 cm方式覆盖对毛竹林土壤物理性质及养分含量的影响较好。     

基于表面主要缺陷的锯材外观质量量化评价方法

【目的】提出一种锯材外观质量量化评价方法,探索锯材外观质量数字化检测与评价分级的可行性,为实现锯材外观质量的实时在线检测提供基础理论和技术支撑。【方法】建立由密闭暗室、光源、工业相机等组成的锯材表面缺陷在线检测系统,在稳定光环境下采集样本锯材彩色图像。基于图像处理技术开发软件试验系统,实现对锯材缺陷的检测和识别。分别建立节疤、孔洞和裂缝缺陷外观质量评价模型,并据此提出外观质量综合量化评价方法;通过与国家标准对照,验证本研究提出方法的科学性和可行性。【结果】量化评价方法与锯材材质指标等级进行对照,二者线性相关系数为0.85;锯材材质指标等级除了2级和3级对应的综合量化评价值分布比较分散、等级之间数据有部分交叉外,其他等级之间对应的综合量化评价值分布几乎没有交叉。量化评价方法与集成材层板外观质量要求进行对照,二者线性相关系数为0.88;锯材材质指标等级4级对应的综合量化评价值分布比较集中,与其他等级之间没有数据交叉;锯材材质指标等级1级、2级和3级相邻等级对应的综合量化评价值分布比较分散,等级之间数据有部分交叉,不相邻等级间数据分布没有交叉。【结论】综合量化评价值与依据有关国家标准确定的锯材材质指标等级、集成材层板外观质量要求的线性相关性相对较好,可为实现锯材外观质量数字化检测与评价奠定基础;通过调整模型有关影响系数,可满足不同树种和不同应用需求,以达到较好评价效果。     

原态竹材湿热应变响应

【目的】分析原态竹材对环境温度和相对湿度的应变响应,为原态竹材的尺寸稳定性和环境适用性研究提供基础依据。【方法】以我国6个城市的年均温度和相对湿度为基础数据,通过湿热图谱研究原态竹材的湿热应变行为,采用静态应变仪采集直径相似(96.52 mm±1.46 mm)但长度不同(500、400、300和200 mm)原态竹材依次经历6个阶段温湿度变化(5 ℃、66%;13 ℃、50%;20 ℃、70%;20 ℃、80%;30 ℃、80%;9 ℃、36%)过程中端部和中部的周向应变以及原态竹材的轴向应变数据,分析讨论温度、湿度和长度对原态竹材应变响应行为的影响。【结果】初始状态应变值设定为零,竹材水分蒸发收缩时应变为负,吸湿膨胀时应变为正,当温湿度骤然下降时,试样端部和中部膨胀应变急剧减小甚至开始收缩。竹材的周向应变为-500~3 000 με,轴向应变为-50~225 με。原态竹材端部周向应变较敏感,中部周向应变出现滞后现象。长度为500和400 mm试样端部和中部的最大应变差较大,相比300和200 mm试样端部应变差差异显著;较短试样端部和中部的应变差从正值缩小为零后变为负值,端部和中部应变行为出现此消彼长现象。【结论】原态竹材能够对温湿度变化做出即时响应,温度、湿度和长度对原态竹材的应变响应具有明显影响,温度的影响主要依赖湿度导致竹材含水率变化来体现。周向应变与轴向应变行为相似,但明显大于轴向应变,端部对温湿度的响应更为敏感,中部响应有滞后现象,长度越长的竹材内部干缩或湿胀应力越不均衡。温湿度变化引起原态竹材内应力不均衡是原态竹材应变不均甚至开裂的主要原因。