竹复合管材耐海水腐蚀性能

为探索竹复合管材耐海水腐蚀性能,开展了人工模拟海水不同浸泡时间的试验,研究其物理力学性能及微观结构的变化。结果表明：竹复合管材的质量和厚度均随浸泡时间的增加而增大,当浸泡30 d后,其质量仍持续增加,而厚度膨胀率趋于稳定;竹复合管材的硬度、弯曲强度和弯曲弹性模量均随浸泡时间的增加呈现先降低后增加的趋势,当浸泡30 d后,分别增加3.36%、8.44%和12.37%;显微结构显示,当浸泡30 d后,竹复合管材表面无龟裂、裂纹,结构层树脂胶黏剂与竹纤维胶结、填料和网格布胶结界面没有脱粘现象,耐腐蚀性能评价为耐腐等级。     

老化和饱水处理对重组竹抗压性能的影响

为探究老化、纤维饱水以及加载方向对重组竹抗压性能及应力-应变关系的影响,对气干、老化和纤维饱水3种状态的9组重组竹试件进行了顺纹、宽度和厚度方向的压缩试验,分析其破坏模式、弹性模量、屈服应力、极限应力和极限应变等力学性能,并在Ramberg-Osgood(R-O)模型中引入状态系数k以反馈重组竹在气干、老化、纤维饱水3种状态下压缩应力-应变关系的差异。结果表明：重组竹顺纹压缩试件包含Y形破坏和对角剪切破坏2种破坏模式,厚度和宽度方向压缩试件均表现为压溃破坏;老化和纤维饱水处理会加剧其破坏。重组竹在不同方向上的压缩力学性能存在明显差异,宽度方向的压缩弹性模量和屈服应力比厚度方向高,而极限应力和极限应变则低于后者;老化和纤维饱水处理会显著降低重组竹的压缩弹性模量、屈服应力和极限应力。改进的R-O模型能准确反映重组竹在不同加载方向、不同状态下的压缩应力-应变关系,可用于后续的重组竹结构数值模拟分析。     

碳纤维增强聚合物 重组竹复合材的弯曲力学性能

重组竹已广泛应用于室内高档装饰、园林景观、室外防腐地板等领域,但重组竹的弹性模量比较小,为钢材的1/7~1/5,应用于建筑领域时难以充分发挥其自身高强度的特性。针对重组竹刚度较小的问题,提出一种重组竹板和碳纤维增强聚合物(CFRP)厚板嵌合粘接的新型重组竹复合材料,采用三点弯曲试验和有限元仿真方法,对CFRP 重组竹复合试件的失效模式、荷载 位移关系、应变曲线、胶层界面剥离影响等进行了研究。结果表明:重组竹试件失效模式是跨中位置处拉伸区域竹纤维断裂,且出现若干水平分层破坏,CFRP 重组竹复合试件的失效模式是CFRP与重组竹层间胶层出现大面积剥离;CFRP 重组竹复合试件的变形过程分为线弹性阶段和界面破坏阶段;CFRP可以明显提高重组竹梁的弹性模量和静曲强度,复合试件弹性模量是重组竹试件的2.33~2.94倍,静曲强度是重组竹试件的1.49~1.58倍;胶层界面剥离是CFRP 重组竹复合试件失效的重要因素,胶层界面剥离对复合试件的应变分布和挠度都有较大影响,完全剥离后试件的挠度是未剥离时的3.09倍。     

竹材液化树脂发泡材料的降解性能和热老化性能评价

将竹材液化树脂发泡材料分别置于土壤微生物侵蚀、干(湿)热老化、氙光辐照条件下一定时间,采用热重、红外及电镜扫描法,对比分析处理前后材料的性能变化.结果表明,该材料易于被微生物降解;经干热、湿热老化处理后,材料的质量降低,压缩强度反而提升;经氙光辐照处理后,其质量和压缩强度下降.在实际应用中,该材料经覆面处理后,可作为芯材,用作建筑外墙保温材料.     

竹材宏观自仿生纤维束的拉伸性能分析

对几种不同仿生螺旋结构竹纤维束的纵向拉伸性能进行测试分析,结果表明:平行均布、单螺旋、双螺旋A、双螺旋B型竹纤维束的拉伸强度分别为11.5、51.7、52.2和56.1 MPa;螺旋结构能够消除纤维束中的强度薄弱点,改善纤维束中各根纤维的结合,同时纤维束各层螺旋角的逐渐变化也有利于拉伸强度的提高。单螺旋、双螺旋A、双螺旋B型竹纤维束的拉伸弹性模量分别为9 659、5 265和4 291 MPa,单螺旋竹纤维束的拉伸弹性模量优于双螺旋竹纤维束。宏观仿生螺旋结构提高了竹束的拉伸强度,却降低了弹性模量。     

固体火箭发动机粘接界面湿热老化实验

对固体火箭发动机粘接界面试验件进行了不同湿热条件下的加速老化试验,并测量了不同老化时间粘接界面的扯离强度,描述了湿热老化试验和性能测试中的试验现象,结合复合材料微粘接结构吸湿规律对试验现象和撤离强度随老化时间变化曲线进行了分析。研究结果表明:衬层-推进剂粘接界面是固体火箭发动机粘接结构中最薄弱环节,应予以重点考虑;湿热老化促进了环境水分从衬层–推进剂界面向推进剂内部的扩散和渗透,致使弱边界层向推进剂内部扩展,导致了衬层-推进剂界面粘接强度的降低。试验件平均扯离强度随老化时间呈下降趋势,中间有一个强度趋于稳定的平台期。      

毛竹纤维表面化学改性对竹塑复合材料力学性能的影响

采用Na OH、Na2Si O3和Na HSO3三种溶液对毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.pubescens)纤维进行表面改性,并利用改性竹纤维生产竹塑复合材料,比较分析复合材料力学性能、热稳定性等性质。结果表明,化学改性后竹纤维在聚氯乙烯(PVC)中的分布更加均匀,竹纤维PVC复合材料界面相容性增加;随着改性溶液按0.5%、1%、2%、5%、10%的处理浓度增加,PVC基复合材料拉伸强度、静曲强度和弹性模量分别呈现先增大后减小的趋势,5%Na2Si O3处理的PVC基复合材料拉伸强度达到最大值,2%Na OH处理的PVC基复合材料静曲强度最大,5%Na OH处理的PVC基复合材料弹性模量最大;当处理溶液的p H值在13.3~13.5时,制备的PVC基复合材料的拉伸强度、静曲强度、弹性模量均达到该处理条件下的最大值。     

竹粉内部塑化/LDPE复合材料热融合稳定性的研究

采用氢氧化钠作润胀剂和催化剂,氯化苄为醚化剂对竹粉进行内部塑化改性。在不同反应条件下,得到了不同接枝率的塑化竹粉,并比较了相同温度、湿度及不同温度条件下竹粉的质量吸湿率与极限吸湿率。结果表明,塑化竹粉吸湿率显著低于未处理竹粉,表现出很好的憎水性。当竹粉质量增重率为64.2%时,其吸湿质量增重率仅为4.84%,温度对竹粉质量吸湿率无显著性影响;将其分别与聚乙烯混合热压得到复合材料,SEL结果表明塑化竹粉与聚乙烯可形成良好的界面融合;塑化竹粉/聚乙烯复合材料的拉伸强度和弯曲强度比未处理的复合材料高。当塑化竹粉添加量为30%时,拉伸强度提高23.83%,弯曲强度提高25.91%。塑化竹粉/聚乙烯复合材料具有很好的热融合稳定性。     

整形竹的研究(2)--物理力学性能

运用一种新的竹材加工方式、用自行设计和制造的高温成型设备试制了横截面为矩形的整形竹.整形竹竹壁完好,竹内填充稻草.压缩整形时的温度、时间、压缩率和填充材料的性质都直接影响整形竹的尺寸稳定性.整形竹的吸湿性和吸湿线湿胀率同天然竹材相近,吸水率和吸水线湿胀率高于天然竹材,但是有明显的时间滞后现象.在200℃温度时,处理周期为20min的整形竹其吸湿率、吸水率、湿胀率和压缩回复率明显低于周期为15min的试样.整形竹的尺寸稳定性比压缩木更均匀.顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量同木材相近,而试件破坏形式有很大区别.     

不同应力状态下榉木弹性常数的研究

采用电测法,对榉木在不同应力状态下的弹性常数进行了研究。分别对榉木在压缩、拉伸以及弯曲3种应力状态下的弹性常数进行了测量,并对其进行了对比分析。结果表明:在拉伸状态下,木材各主轴方向的弹性模量EL、ER和ET均大于压缩状态下的弹性模量,分别为12%,9%和36%,但泊松比均小于压缩状态,并且泊松比URL和UTL大致相同,但ULR与ULT却存在较大差异。而在弯曲状态下,抗弯弹性模量随着跨距的增大而增大,且呈幂函数变化关系,径向、弦向的抗弯弹性模量与跨距拟合方程的相关性系数均达到0.99以上。同时,通过抗弯弹性模量计算得到的剪切模量GLR、GLT与压缩状态下通过电测法测得的结果存在较大差异,误差分别为212%和167%。因此可得出,通过抗弯弹性模量间接计算得到的剪切模量并不准确。在不同应力状态下木材的弹性常数存在较大差异,故在对木制品及木结构进行设计及数值计算时,应充分考虑木材在不同受力状态下弹性力学特性的差异。     

竹展平板拉伸剪切胶合性能

竹展平板是竹筒最大化利用的一种方式,以竹展平板为单元制备竹质人造板可减少胶黏剂使用量,还有利于加工,具有良好的应用前景.然而,竹材是一种天然梯度复合材料,纤维含量在竹壁径向呈现梯度变异,不同纤维含量的胶合面对竹展平板的胶合性能有重要影响.以无刻痕竹展平板为研究对象,参照拉伸剪切强度测试方法,探讨不同纤维含量的竹展平板胶...     

Property gradients in oil palm trunk (<Emphasis Type="Italic">Elaeis guineensis</Emphasis>)

Since the structure of oil palm wood varies dramatically, the property gradients of oil palm wood within a trunk are of great interest. In this study, the physical (density, water uptake and swelling in the radial direction) and mechanical properties (bending modulus of elasticity and strength, compressive modulus of elasticity and strength in the direction parallel to the fiber, compressive strength in the direction perpendicular to the fiber and shear strength in the direction parallel to the fiber) of oil palm wood for a whole trunk were examined. The water uptake, compressive strength in the direction perpendicular to the fiber, shear strength in the direction parallel to the fiber, bending modulus of elasticity and strength and compressive modulus of elasticity and strength in the direction parallel to the fiber appeared to be independent of trunk height but tended to be related to the relative distance from surface or density by a single master curve. However, the swelling in the radial direction of the oil palm wood was not correlated with the relative distance from the surface, trunk height or density. Finally, property map of oil palm wood for a cross section at any height was prepared for practical use.     

Effect of accelerated aging on some physical and mechanical properties of bamboo

The objective of this study was to investigate the effect of accelerated aging on compression strength, modulus of rupture, modulus of elasticity, color change, volumetric swelling, and volumetric shrinkage of bamboo specimens with and without node sections. In the study, these properties were compared with those of Scots pine and beech wood specimens. Depending on bamboo sections, the aging procedure reduced modulus of rupture, modulus of elasticity, and compression strength. Bamboo specimens showed relatively high strength properties compared to wood specimens due to having high density. Strength properties increased from bottom to top of bamboo culms. The presence of nodes in the specimens reduced compression strength and modulus of rupture but affected modulus of elasticity slightly. Remarkable color changes in specimens were observed after aging. Volumetric swelling and shrinkage of bamboo specimens exposed to aging decreased probably due to heat effect of aging procedure.     

户外用竹基纤维复合材料加速老化耐久性评价

为了给竹基纤维复合材料在户外环境的使用提供参考数据,对利用3～4年生毛竹和慈竹生产的竹基纤维复合材料,参照美、中两种标准(ASTM D 1037-06a和GB/T 17657-1999)方法进行循环试验,测定经过循环暴露试验后,材料的力学性能和尺寸稳定性.试验结果表明,竹基纤维复合材料的性能优于现有户外商业化重组竹产品.     

毛竹不同种源竹材物理力学性质初步研究

通过对来自福建建瓯试验地16个毛竹种源竹材的密度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度及其弹性模量等物理力学性质的初步研究,结果表明:竹材物理力学性质在各种源之间存在一定的差异,其中湖南株洲的毛竹竹材物理力学性质比于其它种源的毛竹要好,而安徽霍山的毛竹竹材的物理力学性质较差,测量的各指标中有基本密度、抗剪强度、抗拉强度三项指标都达到最低;竹材密度的大小、抗拉强度的高低随种源纬度的降低而呈降低的趋势,而竹材的抗剪强度呈与之相反的趋势。     

Tensile properties of Moso bamboo (Phyllostachys pubescens) and its components with respect to its fiber-reinforced composite structure

Bamboo is a fiber-reinforced bio-composite since its culm wall is mainly composed of parenchymatous ground tissue in which vascular bundles are embedded. In order to analyze the mechanical properties of bamboo as a function of its components, tensile tests were performed on bamboo blocks and the corresponding volume fractions of fiber and parenchymatous ground tissue were measured. More significant linear relationships were found between tensile properties and volume fractions of the bamboo components. The tensile strength and modulus of elasticity of bamboo fiber and parenchymatous tissue were estimated according to the linear equations obtained by regression analysis. The macrographs of fractured bamboo blocks and the micrographs of fracture surfaces obtained by scanning electron microscope were also analyzed. Further tensile tests on separated bamboo fiber bundles were analyzed. Results show that the tensile strength of bamboo fiber obtained from the tests on bamboo blocks was higher than that on separated fiber bundles. This might be due to the interaction between components in bamboo in which parenchymatous ground tissue can pass loads and distribute the stresses loaded on fibers.     

毛竹顺纹抗拉性质的变异及与气干密度的关系

将毛竹轴向分段(4段)、径向分层(6层)取样,研究其顺纹抗拉弹性模量和顺纹抗拉强度的变异规律,顺纹抗拉性质与气干密度之间的关系.结果表明:毛竹的顺纹抗拉弹性模量和顺纹抗拉强度的径向变异很大,不同位置竹材的顺纹抗拉弹性模量为8.49～32.49 GPa,最外层竹材的顺纹抗拉弹性模量约是最内层的3～4倍;不同位置顺竹材顺纹抗强度在115.94～328.15 MPa之间,最外层竹材的顺纹抗强度是最内层的2～3倍.用直线方程预测毛竹顺纹抗拉性质的效果略优于曲线方程的效果.     

毛竹筒展平板微观结构和基本性能初步研究张

为了拓展竹展平板后续加工应用,对毛竹筒高温软化前后及展平板的显微构造及基本力学性能进行了观测与测试。结果表明:竹材软化后的薄壁细胞变形较小,展平后的薄壁细胞变形较大。对比原竹材与展平板的物理力学性能,展平板的密度和抗弯弹性模量分别比原竹材增大4.40%和6.76%,静曲强度、顺纹抗压强度和顺纹抗拉强度分别降低4.35%、4.32%和20.52%。除顺纹抗拉强度指标外,其他物理力学性能指标在展平前后变化不大,基本不影响其后续的加工利用。