木材横纹导热系数的类比法研究

分析导热与导电间某些属性的相似性 ,应用类比法推出导热系数具有导电系数的某些属性 ,可用导电系数类似的定义式定义导热系数 ,即木材导热系数等于木材单位长度单位截面的热阻的倒数。根据木材微观细胞形态 ,选用圆柱形模型推导木材横纹导热系数的理论计算式。应用该公式计算 2 0种木材的横纹导热系数 ,理论值的最大误差 14 1% ,平均误差 7% ,理论值与试验值较为吻合 ,为理论研究木材热学性质提供一种可适用的方法。     

木材弦向导热系数的理论表达式

分析木材细胞结构形态,以长匣子形作为木材细胞模型,根据材料导热与导电规律的相似性,应用类比推理方法,从欧姆电阻定律推出材料导热的热阻公式;依据该细胞模型和热阻公式推导木材弦向导热系数的理论表达式,从而揭示木材弦向导热系数是木材孔隙率的函数。孔隙率越大的木材,导热系数越小,并实际计算了24种木材的弦向导热系数,与试验值比较,理论值的最大误差12.6%,平均误差小于6.4%。     

基于串并联理论木材导热系数的初探研究

为定量表征木材纵向与横向导热系数,笔者基于木材宏观特征与微观构造,结合电阻串并联理论,建立了木材纵向和横向导热系数模型,系统分析了木材密度、水分及温度对木材纵横导热系数的影响规律。并以樟木为例,系统研究了不同温度及含水率状态下樟木导热规律,验证了木材纵横导热系数模型的准确性。利用该模型可以快速推导木材的导热系数,为量化分析木材干燥及热处理过程提供理论基础。     

木材导热系数的研究

本文运用非平衡态热力学线性理论分析了含水率在纤维饱和点以下木材的传热,结果表明木材中的水蒸汽和束缚水参与了传热,木材导热系数由传导导热系数与因水蒸汽和束缚水扩散产生的两个等效导热系数组成。推广Siau关于木材细胞的导热理论,依据水分吸附和扩散的原理,导出了木材弦向和径向导热系数计算公式,与已发表的36种气干材弦向实验值和23种气干材径向实验值符合较好。分析木材径向传热的方法也适用于木材纵向传热。     

木材导热系数的理论表达式(英文)

本文从木材的微观结构出发，应用物理力学导出木材弦向和径向导热系数的理论表达式 ，计算20种左右木材导热系数并与相同条件下的实验值比较，平均误差在5%附近，两者吻合 程度令人满意。     

杨木和杉木横纹抗拉强度的含水率依存性

木材横纹抗拉强度是其能够高效利用的重要指标之一。为了研究含水率对木材横纹抗拉强度的影响,并计算12%含水率时的理论横纹抗拉强度值,采用饱和盐溶液调湿法,在0%～100%相对湿度范围内,测定了人工林杨木和杉木在8个平衡含水率条件下的横纹抗拉强度。结果表明:在任一含水率条件下,杨木和杉木均表现为径向抗拉强度最大,弦向最小;在任一纹理方向上,杨木的横纹抗拉强度均高于杉木,表明木材的横纹抗拉强度与解剖构造(木射线、年轮方向)及木材密度有关。随着含水率的增加,木材横纹抗拉强度及单位含水率的横纹抗拉强度呈现下降趋势,这与水分对木材细胞壁的塑化作用及其存在状态有关。当含水率为12%时,杨木在径向和弦向的理论横纹抗拉强度分别为8.3和4.0 MPa,杉木在径向和弦向的理论横纹抗拉强度分别为4.4和2.9 MPa。两树种横纹受拉时的容许应力为0.91～2.86 MPa。该研究结果为人工林杨木和杉木在干燥、木结构设计、弯曲加工等工艺环节提供了基础数据。     

有限差分法逆求木材导热系数

【目的】提出一种基于有限差分法逆求木材导热系数的方法，以期弥补传统测量法设备复杂、价格高昂的不足，为后续建立导热系数的回归方程提供可靠数据。【方法】运用一维热传导控制方程描述木材升温过程中内部温度变化。以兴安落叶松弦切锯材为对象，通过试验获得锯材沿厚度方向的温度数据(温度检测：使用NEC Remote Scanner Jr． DC3100多点信号巡检仪通过埋入锯材的 T形热电偶获得)，采用有限差分逆求法，合理化边界条件后编程求解其在不同含水率、不同温度下的径向导热系数(其中，控制方程离散后的导热系数差分矩阵采用追赶法求解，所有差分方程均在 Matlab2010b软件编程并运行)，探讨并分析其随含水率、温度的变化规律。【结果】1)兴安落叶松锯材径向导热系数计算值沿厚度方向存在一定波动性，但其平均值0.1061 W·m －1 K －1(标准差0.0108)符合实际要求，且与理论计算值(0.1109，0.1252W·m －1 K －1)较为接近；2)含水率、温度对导热系数影响显著，且前者影响高于后者(含水率与温度的 F－检验分别为126.9421，99.0083)；含水率、温度共同作用对导热系数亦存在显著影响(交互作用的 F －检验为164.2975)；导热系数随含水率的升高而增大，随温度的升高亦增大；3)木材材性与内部含水率分布对导热系数的影响较大。【结论】通过试验获得木材内部可靠的温度分布与变化数据后，运用有限差分逆求法可快速、准确获得内部与测温点相对应位置的导热系数，尽管计算值存在一定波动性，但其平均值与理论计算值相吻合，说明运用该方法测算木材导热系数是可行的。相比传统导热系数测量方法，该方法最大优势在于经济且不受试样尺寸限制；同时，可以测算试样内部任意层位置导热系数。今后为提高测算精度，木材内部由于水分迁移产生的热量变化与材性差异应考虑使用该方法；同时，为推广此方法，将程序可视化亦是今后研究的方向。     

利用神经网络预测木材径向导热系数

利用神经网络所具有的输入-输出之间的高度非线性映射关系,给出一种利用BP神经网络模型预测木材径向导热系数的方法.为了提高网络模型的泛化能力,采用规则化调整的方法.仿真结果表明:利用文中所提出的神经网络模型能够较准确、快速地预测木材径向导热系数的变化,其精度高于推导出的木材径向导热系数的理论公式.     

马尾松人工林速生材表面强化工艺综合评价

通过对马尾松速生材进行汽蒸、热压和表面强化改性处理,建立最佳改性工艺,实现速生材的高效利用.研究得出的最佳工艺为:汽蒸处理2.5 h,热压温度140℃,压力0.4 MPa,涂胶前木材含水率17%,胶种为改性脲醛树脂(UF),涂胶量250 g·m-2.按此工艺,木材含水率由100%降至10%所需时间为43.4 min,体积收缩率0.472%,抗弯弹性模量13 828MPa,抗弯强度98.0MPa,横纹全部抗压强度5.4 MPa,表面硬度为2 966 N,磨耗量72 mg·(100r)-1.与马尾松素材相比,改性处理材的抗弯弹性模量、抗弯强度、横纹抗压强度(全部)和表面硬度均增大,同时体积收缩系数和磨耗量也增大.     

宽温度含水率域桦木横纹拉伸蠕变研究

木材受力会蠕变变形,在实际使用过程中,其蠕变变形往往受环境温度和湿度的双重影响。而精确控制试件含水率一直是研究难点。通过对试件包裹耐高温薄膜(PVDC)并采用带湿度附件的DMA精准控制试件含水率,在宽温度范围内对宽含水率范围的桦木(Betula pendula)进行了横纹拉伸蠕变性能研究。结果表明:桦木横纹拉伸蠕变的瞬时柔量和蠕变柔量均随着温度和含水率的变大而增大,在高温高含水率条件下与低温低含水率条件下有数量级之差。在一定温度和一定含水率水平组合下,桦木横纹拉伸蠕变存在突增的现象,这一现象与玻璃化转变温度有关。温度和含水率对于桦木横纹拉伸蠕变起着一种复杂的交互作用。