竹榫旋转焊接工艺参数及机理探究

[目的]木榫旋转焊接是木结构、家具中的一种新型绿色连接技术,国内外对于竹榫旋转焊接研究较少,其最佳焊接工艺参数未知,竹榫、木榫旋转焊接之间的差异也有待研究.[方法]使用毛竹榫旋转焊接云杉基材,通过测试焊接形成的连接节点的抗拉拔性能,探究竹榫旋转焊接较优的工艺参数.选取基材预钻孔与竹榫直径比值(孔径比)、竹榫转速、竹榫含...     

木榫旋转摩擦焊接抗拉拔力的影响因素

在红松(Pinus koraiensis Sieb. et. Zucc)木材基材上钻制2种规格可插入木榫棒的预钻孔(预钻孔径8、9 mm,深度40 mm)、选取2种规格红松材质的木榫棒(长100 mm,直径10、12 mm),分别进行不同木榫棒直径与预钻孔孔径比、不同基材纹理的圆棒木榫旋转焊接试验,并与敲击试验试件进行对比,分析不同试验方法对焊接试件抗拉拔力的影响。结果表明:①木榫旋转焊接能明显提高连接的抗拉拔力,高于敲击试件300%以上,焊接界面上有大量熔融物质,说明木榫旋转焊接对于连接强度的提升具有明显作用。②随着木榫棒直径与预钻孔孔径比的增加,抗拉拔力逐渐增大,在同一木榫棒直径与预钻孔孔径比时,顺纹基材焊接产生的抗拉拔力高于横纹基材。③纹理对于焊接性能的影响十分显著,对焊接后木榫棒焊接部位的形态进行观察,横向纹理对木榫棒直径的削减作用更为明显,顺纹焊接后木榫棒整体呈圆台状,木榫棒直径的变化更为平滑;对焊接带进行观察,顺纹焊接的焊接带平均宽度明显高于横纹焊接带平均宽度,同参数规格时,顺纹焊接试件抗拉拔力高于横纹焊接试件抗拉拔力。     

CuCl_2处理对木榫焊接性能的影响

选取国产落叶松作为木榫旋转焊接基材,采用CuCl_2浸渍桦木木榫,分析浸渍处理对焊接性能。结果表明,1)CuCl_2处理组试件和未处理组试件平均抗拉拔力分别为4 988N和4 027N,说明浸渍木榫能够有效提高焊接试件抗拉拔力;2)对木质素等熔融物质在焊接界面的分布情况进行观测分析,发现在CuCl_2处理试件界面分布较均匀,而在未处理试件界面有熔融物质缺失和富积区域;3)采用FTIR对未处理木榫与界面、CuCl_2处理木榫与界面的对比分析,发现木质素、半纤维素等在焊接过程中均发生了热解,CuCl_2处理试件的木质素芳香环发生了少量热解,而未处理试件木质素侧链发生热解后,芳香环相对比较稳定并通过-CH_2-发生了单元间缩合;4)CuCl_2处理和焊接过程均能提升相对结晶度,未处理木榫相对结晶度为19.2%,CuCl_2处理木榫、未处理界面和CuCl_2处理界面的相对结晶度分别高于未处理木榫12.5%、75%和51%。     

焊接时间和氯化铜处理对木榫焊接性能的影响机制

选取国产落叶松作为木榫旋转焊接基材,采用氯化铜浸渍桦木木榫,分析焊接时间和氯化铜处理对焊接性能的影响机制。结果表明:1)未处理试验组焊接时间3s的试件抗拉拔力平均值分别高于5s和7s试件28.33%、87.12%;氯化铜浸渍处理试验组焊接时间3s的试件抗拉拔力平均值分别高于5s和7s试件61.06%、130.49%;同样的焊接时间条件下,氯化铜浸渍处理试验组焊接时间3s比未处理试验组高68.28%,焊接时间5s高34.08%,焊接时间7s高36.62%。2)未处理试验组不同焊接时间界面最高温度和深度之间均符合线性关系,氯化铜浸渍处理试验组焊接界面最高温度低于未处理焊接界面。3)采用FTIR对未处理木榫与界面、氯化铜浸渍处理木榫与界面的对比分析,发现桦木圆棒榫在经过氯化铜浸渍处理后可能发生了半纤维素和纤维素的酸水解,半纤维素、无定型物质等在焊接过程中均发生了热解,同时有大量物质氧化形成C-O和C=O,随着焊接时间的延长,木材组分的热解程度增加。木榫旋转焊接的机理是焊接过程中半纤维素和无定型物质热解熔融并包覆纤维形成焊接界面层。氯化铜浸渍处理的增强机制为氯化铜浸渍处理可能引起半纤维素和纤维素的酸水解,促进焊接过程中木材组分的解聚、热解形成熔融物质。     

日本落叶松正交胶合木抗弯性能研究

【目的】探究日本落叶松正交胶合木(cross-laminated timber,CLT)抗弯性能的影响因素,为CLT在木结构建筑中的应用提供基础数据。【方法】以产自辽宁清原的日本落叶松锯材为供试材料,依据层板弹性模量(8～12GPa(低)、≥12～≤16GPa(中)、16GPa(高))、层数(3层和5层)、层板厚度(15和25mm)、组坯方向(正交和斜45°)的不同共设置6种组坯方式,基于美国标准ANSI/APA PRG320-2012测试6组CLT的抗弯弹性模量和抗弯强度,以考察CLT抗弯性能的影响因素;根据机械连接理论、复合层板理论、剪力类比理论和简单设计法推算CLT的等效抗弯刚度和抗弯弯矩,通过实测值验证理论预测值的精确性,筛选适宜的预测方法。【结果】层板模量和层数对日本落叶松CLT的抗弯弹性模量、抗弯强度影响显著,但锯材厚度和组坯方向对CLT的抗弯弹性模量、抗弯强度影响不显著;采用剪力类比理论、简单设计法分别计算的等效抗弯刚度值和抗弯弯矩值更加接近实测值,相对误差分别在5.0%和6.5%内。【结论】采用日本落叶松锯材制备的CLT具有较好的抗弯性能,利用理论模型能够很好地预测CLT的等效抗弯刚度和抗弯弯矩。     

日本落叶松正交胶合木抗弯性能的研究

【目的】探究日本落叶松正交胶合木（cross-laminated timber,CLT）抗弯性能的影响因素,为CLT在木结构建筑中的应用提供基础数据。【方法】以产自辽宁清原的日本落叶松锯材为供试材料,依据层板弹性模量（＞8~＜12 GPa（低）、≥12~≤16 GPa（中）、＞16 GPa（高））、层数（3层和5层）、层板厚度（15和25 mm）、组坯方向（正交和斜45°）的不同共设置6种组坯方式,基于美国标准ANSI/APA PRG320-2012测试6组CLT的抗弯弹性模量和抗弯强度,以考察CLT抗弯性能的影响因素;根据机械连接理论、复合层板理论、剪力类比理论和简单设计法推算CLT的等效抗弯刚度和抗弯弯矩,通过实测值验证理论预测值的精确性,筛选适宜的预测方法。【结果】层板模量和层数对日本落叶松CLT的抗弯弹性模量、抗弯强度影响显著,但锯材厚度和组坯方向对CLT的抗弯弹性模量、抗弯强度影响不显著;采用剪力类比理论、简单设计法分别计算的等效抗弯刚度值和抗弯弯矩值更加接近实测值,相对误差分别在5.0%和6.5%内。【结论】采用日本落叶松锯材制备的CLT具有较好的抗弯性能,利用理论模型能够很好地预测CLT的等效抗弯刚度和抗弯弯矩。     

微型指榫角部接合与圆榫及直角榫接合性能比较

通过试验，对微型指榫角部接合与圆榫及直角榫接合性能进行了比较和研究。结果证明，刚度效率大约为０．７～０．８与直角榫接合相类似．比圆榫接合刚度效率大。微型指榫弯曲强度效率约为０．５～０．６，比圆榫和直角榫接合强度高（圆榫接合弯曲强度效率为０．３）。     

竹集成材家具木圆榫接合强度的研究

以福建南平建瓯所产的毛竹片和低甲醛脲醛树脂胶黏剂加工而成的竹集成材为基材,采用正交试验法研究木圆榫直径、木圆榫插入深度、木圆榫与板孔的配合过盈量对竹集成材家具木圆榫接合强度的影响。结果表明：木圆榫直径、木圆榫插入深度和木圆榫与榫孔配合过盈量3个因子对木圆榫接合强度均影响显著;增加木圆榫直径、提高木圆榫插入深度、适度加大木圆榫与榫孔配合的过盈量能显著提高木圆榫接合强度;综合考虑竹集成材家具木圆榫接合结构确定优化木圆榫接合强度因子为木圆榫直径10mm,木圆榫插入深度19mm,木圆榫与榫孔配合的过盈量＋0．2mm,这种木圆榫结构设计能使圆榫接合强度明显提高。     

微型指榫角部按合与圆榫及直角榫接合性能比较

通过试验，对微型榫角部按合与圆榫及直角榫年产值接合性能进行了比较和研究。结果证明，刚度效率大约为０．７～０．８与直角榫接合相类似，比圆榫接合刚度效率大。微型指榫弯曲强度效率约为０．５～０．６，比圆榫和直角榫接合强度高（高榫接合弯曲强度效率为０．３）。     

落叶松木构件碳纤维增强端部的握钉性能

为提高木构件端部握钉性能,采用粉状碳纤维对木构件端面进行增强,研究了增强端部握钉性能。结果表明：在木构件端面复合碳纤维可有效增强木构件端部的握钉性能;木构件内部木材截面面内力学性能优于端面,采用开口方法可在一定程度上提高木构件端部握钉力;木螺钉直径越大木构件端部握钉力越大,木构件增强端部宜选用较大直径螺钉;采用碳纤维增强端面的方法可使木构件薄弱的端面获得与径向木材同等水平的握钉力,可使木构件端部十字槽头木螺钉及六角头木螺钉握钉力分别提高了24.98％和28.11％。这对木构件连接设计及安全服役具有重要的指导意义。     

华北落叶松林平均木——优势木树高模型的研究

[目的]便于进行林分平均木、优势木数据转换,获取林分优势木信息。[方法]通过在塞罕坝机械林场获取的5个林龄。共178块临时样地的数据,对华北落叶松平均木和优势木树高相关关系进行研究。[结果]建立起平均木一优势木树高模型：DomH=2．162＋0．98AvgH。通过模型可知,华木落叶松林林分优势木高要比林分平均木高高出近2m。[结论]该模型便于在只取得了林分平均木高的情况下,换算得到林分优势木高。     

旋转机械常见故障机理研究

研究了旋转机械中最具代表性的转子系统,讨论了转子不平衡、不对中、转子弯曲、油膜涡动、油膜振荡等常见故障发生和发展的机理,对故障机理及其在工程实践中的运用进行了初步探讨。     

基于水曲柳基材的水性漆漆膜性能研究

  目的  水曲柳作为优良的硬质木材,常被用来制造中高档家具。水性漆是一种非常环保的涂料,研究其在水曲柳基材上的漆膜性能对于水性漆性能的提高和涂饰工艺的优化具有重要的现实意义,还可为水性漆在木材上的大规模工业化应用提供理论支持和科学依据。  方法  以水曲柳为基材,用商业水性漆对其进行涂饰,待漆膜完全固化后按照相应标准测定漆膜的各个性能,并用SEM和FTIR分析水性漆在基材上的附着机理。  结果  得到的漆膜厚度为96.63 μm,硬度为H,附着力高至0级,耐水性可达1级;涂饰前后总色差值ΔE为9.86,说明本涂饰较好地保持了水曲柳本身的颜色。由于底漆均匀地覆盖在基材表面,封闭了基材中亲水性的羟基,使得涂饰底漆后基材表面的接触角提高了10°,疏水性能得到提升。涂饰后基材的表面光泽度明显提高,且其平行纹理方向的光泽度比垂直纹理方向的高了40.4%。这主要是由于组成木材的细胞大多呈轴向排列,水性漆主要填充在纵向排列的细胞腔中,很难渗入到以纳米级孔隙为主的细胞壁中。水性漆与基材主要以机械互锁的物理形式相结合,此外也发生了化学反应。1 148 cm? 1处峰强度增加,说明水性漆中的羧基与基材中的羟基发生了酯化反应;出现了新的1 063 cm? 1峰,说明基材中的纤维素与水性底漆中的羟基发生了醚化反应。  结论  水性漆能在水曲柳表面形成较好的附着,保护性能较好,且能有效提高基材的视觉效果,进而提高其商业价值。      

稻秸秆板圆榫抗拔性能研究

稻秸秆板是一种新型绿色家具板材,其与圆榫的接合性能直接影响到家具的强度和刚度。在不同β系数条件下,利用加载的试验方法研究了圆榫与稻秸秆板的极限抗拔力,并对其接合规律进行了探讨。试验中,采用刨花板和中密度纤维板等基材作对照组,以期从板材结构和物理指标上分析稻秸秆板和圆榫的接合特性。试验发现,在同等β系数条件下稻秸秆板与圆榫的接合性能比刨花板要差些,但比中纤板要好,尤其是当β值为0.2 mm时,稻秸秆板与圆榫的抗拔力最大。     

落叶松八齿小蠹在落叶松火烧木上的垂直分布

落叶松八齿小蠹(Ips subelongatus Matsch.)是大兴安岭火烧迹地蛀干害虫的优势种之一。该虫在落叶松火烧木上、中、下三部位均可侵害,其中以胸高处(1—2m)虫口密度最大。在中、高密度情况下,侵害高度通常较树高低1.5—2.0m。虫害木最小被害树径及树皮厚度分别为5.0cm(3.5—8.0cm)和0.15cm(0.1—0.2cm)。根据调查数据分析,建立了胸高处虫口密度与平均虫口密度的回归关系式。     

日本落叶松优势木和平均木材性的比较研究

日本落叶松是我国东北地区引种和主要造林树种之一,为了比较日本落叶松优势木和平均木的材性差异,在辽宁桓仁国营黑沟林场１７年生日本落叶松林分设置３个标准地,对每木进行调查,并采集试材。按中国国家标准规定的方法取样和测定,对测定数据作方差分析,线性回归分析和材性比较分析。结果表明,该地引种的日本落叶松优势木的木材密度小于平均木的木材密度,两者的木材全干干缩率皆随木材密度增大而减小;平均木的基本密度,顺纹     

长白落叶松纸浆材造纸性能及工艺成熟期的研究

通过长白落叶松８ａ，１５ａ，２０ａ，２５ａ种年龄木材物理性能和形态，化学分析及纸浆造纸性能的研究，认为该树种木材纤维素含量高，纤维长，粗浆得率高，而且制浆容易，成本低，纸浆造纸性能好，是良好的造纸用材树种。确定出长白落叶松浆材工艺成熟期为１５～２０ａ。     

白蜡木弯曲性能的研究

通过对白蜡木弯曲性能的测试得出白蜡木的弯曲性能在１／１．９５～１／２．２，和榆木的弯曲性能相当。此项研究为白蜡木做曲木家具和曲线型家具零部件提供了理论依据。     

兴安落叶松播种苗施肥生理效应及机理

为进一上研究兴安落叶松播种施肥生理效应，采用不同肥料和用量的组合配比，测定苗木在各生长期内叶绿素的含量，并对苗木体内营养元素Ｎ，Ｐ含量的动态变化进行研究分析，结果表明：在苗木进入速生期时，高生长 生物量最大，此时叶绿素含量最高，即苗木的叶绿素含量对施效应的最佳选择为Ａ３（４）Ｂ４（３）Ｃ２，在苗木进入生长后期时，其叶绿素的含量相对降低，即叶绿素含量对施肥效应的最佳选择为Ａ４Ｂ１Ｃ４。苗木在不同生长