薄木层积材颈椎夹板构造机制及其弹性模量计算

采用现代颈椎夹板设计理论,从微观结构研究薄木层积材特性,构造新型薄木层积材颈椎夹板.文中给出模压颈椎夹板的薄木最优尺寸,求出其理论弹性模量,给出对强度产生影响的相关系数,并推导出这些系数和薄木层积材颈椎夹板的弹性模量之间定量的数学关系和力学表达式,为颈椎夹板复合弹性力学的微观力学理论提供基础,并给出试验证明.     

微米木纤维医用颈椎夹板的力学性能及有限元分析（英文）

【目的】研究微米木纤维医用颈椎夹板的力学性能,模拟颈椎夹板受到外力时的力学数值,分析其是否可以满足人体使用强度要求。【内容】选择直径为16μm的红松木纤维制备试验试样,对木纤维板进行三点弯曲力学性能测试,并运用扫描电镜(SEM)对其微观结构进行表征。利用ABAQUS程序对微米木纤维颈锥夹板进行压缩和冲击性能的模拟,并对其模拟结果进行分析。【结果】微米木纤维颈锥夹板沿上颈长度对应曲面由内向外压缩,后片的承载能力略高于前片;沿侧曲面由外向内压缩的抗压能力高于沿上颈长度对应曲面由内向外压缩的抗压能力。通过选用不同的冲击能量研究微米木纤维颈锥夹板在低速冲击作用下的损伤程度,冲击损伤随着冲击能量的增大而增大。【结论】颈锥夹板的有限元力学性能数值模拟与实际三点弯曲力学试验数值接近,说明试验的合理性。夹板最大可承受30 MPa的应力,可满足人体使用强度要求。     

微米木纤维颈椎夹板的研制

以微米木纤维为材料替代国内外广泛采用的塑料与石膏而制作颈椎夹板,具有环保、绿色、与人体皮肤相容性好等优点。微米木纤维颈椎夹板是一种规则空间曲面加工的木质工件,为解决其双曲面造型的加工难题,目前这种复杂的夹板造型多先在专用模压机床上直接加工出不同曲线形状的夹板,之后使用普通数控机床或加工中心来进行形状修正。而建立微米木纤维颈椎夹板空间曲面的通用数学模型,利用模型参数驱动的通用性,直接由模型方程输入人体颈部相关尺寸参数,即可获得不同人群所需的加工尺寸,实现在一台机床上完成不规则曲面自动加工,可保证颈椎夹板造型的美观,并降低生产成本。VC++6.0对微米木纤维颈椎夹板造型进行的仿真验证表明,所建立的数学模型具有良好的精确性、通用性和实用性,为微米木纤维颈椎夹板加工系统的开发奠定理论基础。     

微米木纤维模压制品握钉结合部载荷分布系数的确定方法

微米木纤维模压制品是通过细胞纵向劈裂而成的微米木纤维模压成型的新型高强度人造木基材料制品.以人造木基材料为主要材料的各种握钉力的计算均以栽荷沿轴向分布的积分方程为基础,而有关其栽荷分布系数的精确计算尤为重要.为此本文首先建立了握钉结合部裁荷分布的力学模型,然后给出了螺纹牙受力变形协调条件,推导出了轴向载荷分布强度与螺纹牙侧面上比压的关系式,分析了微米木纤维铺装纹理方向对其模压制品弹性模量的影响,从而详细地推导出了微米木纤维模压制品握钉结合部载荷分布系数的计算公式.     

不同制备工艺对木纤维/聚乳酸复合材料性能影响

采用双螺旋挤出成型、模压成型和注塑成型3种不同成型工艺制备木纤维/聚乳酸复合材料,通过对比不同制备方法对复合材料密度、静曲强度、弯曲模量、拉伸强度和冲击韧性的影响可知:使用挤出成型方法制备的木纤维/聚乳酸复合材料的密度最大,各项物理力学性能也显著高于使用注塑法和模压成型制备的复合材料试件。     

竹丝模压刨花板的工艺优化研究

采用正交试验法对竹丝模压刨花板制造工艺与产品质量进行优化试验,探讨施胶量、热压温度、热压时间、板坯含水率工艺因素对竹丝模压刨花板物理力学性能的影响,并得到了较优的工艺参数.试验结果表明利用纤维状竹丝可以压制出高质量的竹丝模压刨花板.产品的主要物理力学性能为:密度0.8 g/cm3,弹性模量6 745.7 MPa,静曲强度54.39 MPa,内结合强度0.53 MPa,吸水厚度膨胀率11.3%.     

木纤维增强石膏板性能研究

利用木纤维及其表面改性手段提高石膏板的强度,并探讨纤维形态和尺寸对石膏板性能的影响。在木纤维不同粒径(0.38~1.70 mm、212~380μm、160~212μm和未筛分)、不同使用比例(1%,3%,6%和10%),以及添加硅烷偶联剂表面处理因素条件下制备木纤维增强石膏板,研究上述因素水平对石膏板力学性能、密度及吸水厚度膨胀率的影响,并利用红外光谱、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对性能改进的原因进行了分析。试验结果表明,粒径为0.38~1.70 mm的木纤维增强效果最好,当添加量为3%时,板材的弹性模量、静曲强度和内结合强度最高,与纯石膏板相比分别提高了14.24%,35.73%和57.41%。经硅烷偶联剂处理改性后,木纤维表面极性减弱,与石膏界面的结合得到改善,并提高了石膏结晶度。添加量为3%改性木纤维增强石膏板的弹性模量、静曲强度和内结合强度分别达到7 501.43,6.67和1.08 MPa,与纯石膏板相比,分别提高了25.75%,92.22%和100.67%。此外,适当添加木纤维还能减小石膏板的脆性。研究证明,对木纤维进行筛分有利于提高石膏板的增强效果,硅烷偶联剂KH550的加入可改善木纤维和石膏间的结合,提高石膏板的力学性能。     

微米木纤维模压制品螺纹牙受力分布曲线的数学描述

分析了微米木纤维模压制品螺纹连接的受力,提出了其力学分析的基本假设,建立了螺纹牙的力学模型,推导了螺纹牙受力分布函数,对螺纹牙受力分布曲线进行了数学描述,提出了微米木纤维模压制品螺纹牙受力分布的百分比。应用本文提出的理论,可以根据微米木纤维模压制品的刚度和螺纹的几何参数定量计算螺纹牙受力分布,进而计算其螺纹连接的强度,为微米木纤维模压制品螺纹连接的强度计算提供了重要的理论依据。     

利用废弃杨木水泥模板生产纤维板的研究

利用废弃杨木水泥模板制造纤维板,以实现保护环境,综合利用有限资源的目的。首先对废弃水泥模板组成单元-单板的密度、强度、吸水性和微观构造进行研究,并分析其纤维得率。在此基础上,以废弃水泥模板为原料制造不同密度的纤维板,并与杨木纤维及水泥模板纤维为原料制造不同比例的混合纤维板进行性能对比分析。结果表明:废弃水泥模板的单板气干密度、弹性模量和静曲强度以及纤维得率均高于普通杨木单板,而吸水厚度膨胀率小于普通杨木单板;当用水泥模板制得的纤维板密度达到0.75 g/cm3时,板材的力学性能和TS值均优于其他目标密度的板材,各项力学性能都达到国家标准的要求,且超过了普通杨木纤维板,说明废弃杨木水泥模板完全可以作为纤维板生产的好原料。     

浅议配料比对木纤维／聚丙烯复合材料性能的影响

本文研究了配料比对木纤维／聚丙烯复合材料物理力学性能的影响,研究结果表明：随着聚丙烯用量的增加,木纤维／聚丙烯复合材料的弹性模量、静曲强度呈先上升后下降趋势。当聚丙烯用量为25％左右时,弹性模量和静曲强度均达到较大值;随着聚丙烯用量的增加,吸水厚度膨胀率呈下降趋势,而密度略呈上升趋势。     

微米木纤维腰椎靠背的模压试验

试验给出了腰椎靠背的数学模型，设计了微米木纤维腰椎靠背模具，描述了腰椎靠背制造的关键工艺流程，并对模压腰椎靠背的密度和强度进行了试验分析，为其在生产实际中的进一步推广奠定了基础。     

短纤维增强型聚丙烯基复合材料的性能研究

利用短纤维代替粉状材料作为增强材料制备纤维增强型聚丙烯基复合材料,研究不同的木纤维/聚丙烯配比、密度以及不同浓度的碱处理对木纤维/聚丙烯复合材料物理力学性能的影响。结果表明,目标密度仅为0.55g/cm3时,且当木纤维与聚丙烯的配比为30︰70时,木纤维/聚丙烯复合材料表现出最佳的物理力学性能,但仍达不到标准要求。因此,综合产品成本和物理力学性能,选取了50︰50的原料配比,研究密度对该产品物理力学性能的影响。进一步研究表明,随着密度的增加,复合材料的力学强度得到不断提高,当密度为0.70g/cm3时,板材的力学性能就可以满足国标要求但吸水厚度膨胀率不能满足国标要求。当密度为0.83 g/cm3时,板材的力学性能满足国标要求,吸水厚度膨胀率有减小的趋势。为了进一步提高该复合材料的物理力学性能,利用浓度分别为1%,3%和5%的氢氧化钠溶液对木材纤维和工业大麻杆纤维进行处理,结果表明,经过碱处理后复合材料的吸水厚度膨胀率减小了,静曲强度和弹性模量仍可满足标准要求。     

树脂含量对相思树皮模压制品的影响

以马占相思和厚荚相思树皮粉为原料,采用单因素试验法,探讨不同树脂含量对模压制品的密度、吸水厚度膨胀率、静曲强度和内结合强度的影响。试验结果表明,树脂含量对模压制品密度、吸水厚度膨胀率、静曲强度、弹性模量和内结合强度均有显著影响。随着树脂含量的增加,模压制品的各项物理力学性能都会提高。在压力36 MPa、时间8 min、温度160℃的条件下,树脂含量为15%时,模压制品吸水厚度膨胀率低,静曲强度和内结合强度均优于中密度纤维板,并达到家具类模压刨花制品一等品要求。     

微米木纤维模压制品形成的试验装备与工艺

研究微米木纤维模压制品形成的专用模压设备,阐述试验方法,介绍初步的模压工艺.根据其方法可制备密度达1.30 g·cm-3、握钉力达2 450 N、孔深50 mm以上的压制木零件,超过现有纤维或刨花制品的性能.本文提出的微米木纤维模压制品工艺方法,可以制备具有超高密度和超高强度的异型曲面零件,一次成型,提高原料利用率,并简化异型曲面零件加工工序.将细胞裂解理论、微米切削技术转化到工程应用,有效利用了废劣材、次小薪材,通过细胞重组和模压成型,提高了木材出材率.文中给出试验的初步工艺参数是经过多次试验获得的宝贵经验,对有志于该方向的产品开发将起到重要的借鉴和推动作用.     

微米长木纤维轻质板加工参数选择与试验研究

探讨微米长木纤维轻质板(MLFB)的原料选配及木纤维加工的关键参数。经试验验证,MLFB板材的物理力学性能达到了日本JISA5908《轻质刨花板》标准,密度最低可达0.276g/cm3;且密度0.5 g/cm3的MLFB板材的弹性模量及比强度远远高于密度为0.5~0.85 g/cm3的MDF板和刨花板的国家标准。     

木纤维含量对注塑成型木纤维/聚乳酸复合材料性能的影响

利用注塑成型的工艺方式制备木纤维/聚乳酸(PLA)复合材料,研究了较高木纤维含量对木纤维/PLA复合材料力学性能的影响。研究发现,木纤维的加入对复合材料体系的力学性能有显著的影响。加入木纤维后,复合材料的弯曲强度和拉伸强度都有微小的降低,弹性模量和拉伸模量有显著提高;但随着加入木纤维含量的提高,复合材料体系弯曲强度和拉伸强度会有所回升。     

棉秆碎料轻质保温板性能研究

以棉秆为原料,经浸泡、蒸煮、搓磨分丝成纤维束,选择不同规格的棉秆碎料和不同比例的脲醛树脂胶,按照不同的目标密度,在设定的热压胶合条件下进行正交试验。通过KHQ-002H木材和人造板自动万能力学试验机和FWDR准稳态导热系数测试仪进行检测,得到静曲强度、弹性模量和导热系数等相关参数,再对其进行方案优化,得出工艺参数为密度0.4 g/cm3、施胶量10%、棉秆丝长度规格为10~15 mm的轻质碎料保温板的静曲强度、弹性模量和导热系数分别为13.3 MPa、1 353 MPa和0.134 w/m·℃。结果表明,低密度的棉秆碎料保温板导热系数接近或低于常用的建筑板材,具有良好的隔热保温性能,而且其力学性能能够满足墙体内衬保温材料以及非承重墙的隔墙材料的强度要求。     

樟树剩余物制备重组木工艺与性能研究

利用新型重组木技术研究樟树剩余物制备重组木的工艺,实现樟树剩余物的资源化利用。以樟树木材加工、修剪、提取精油后产生的枝桠剩余物为原料,制备纤维化木束,经浸胶、干燥、组坯、热压后压制出不同密度的樟木重组木复合材料,并研究其静曲强度、弹性模量、剪切强度、抗压强度、吸水厚度膨胀率等基本性能随复合材料密度变化的情况。结果表明:采用该工艺压制的樟树重组木尺寸稳定性强,各项物理与力学性能优异。随着重组材料密度的增加,材料的厚度膨胀率与宽度膨胀率下降,静曲强度与弹性模量、剪切强度以及抗压强度增加,材料性能的增加趋势随着密度增加逐步放缓。因此,为节约成本,在保证樟树重组木基本性能的前提下,生产中尽可能降低材料密度,以达到兼顾实用与成本控制的目标。     

汽蒸-模压弯曲杨木微观构造损伤机理的研究

木材细观损伤不仅是木材受外力而产生的宏观破坏,还包括由于载荷所引起的微观裂纹的萌生与扩展。通过汽蒸-模压弯曲杨木,运用对比分析的方法研究其物理力学性能与弯曲性能。结果表明:110°C蒸汽处理杨木的绝干密度和气干密度均有所增加,但最大载荷、抗弯强度、弹性模量却明显下降;而最大变形量增加到杨木素材最大变形量的196.85%,说明汽蒸处理杨木的弯曲性能很好。显微镜观察其微观构造发现,蒸汽处理木材中所有的导管分子均没有发生开裂和损伤,但均有不同程度的变形;导管壁上纹孔变形变扁和变平拉长,也有少数纹孔保持原型;导管射线间纹孔基本保持原状;无论在弯曲木的受拉侧还是受压侧,木纤维细胞壁中均受挤压、剪切出现细胞分离和细胞之间撕裂或隆起的现象,并向纹孔口方向和木纤维主轴方向扩展、延伸、开裂;木射线形状完好,没有受到破坏,说明木材弯曲对木射线影响不大。     

我国微米木纤维模压制品工业化前景与效益预测

微米木纤维模压制品是由微米木纤维木材细胞纵向劈裂而模压成型的新型高强度人造木基材料制品,具有我国自主知识产权,应用前景广阔.本文介绍了我国微米木纤维模压制品的发展现状,分析了其工业化前景并进行了效益预测,为我国木材工业提供了新的发展方向.