木质材料力学性能无损检测方法的研究现状与趋势

木质材料用途广泛,在建筑、家具和包装等领域发挥着重要作用。目前,木材无损检测技术发展很快,应用到木材性质检测的无损检测方法已达几十种,然而对木质材料力学性能的检测还处于相对初级阶段,具有较大的挑战性。本文对木质材料力学性能的无损检测方法和原理进行归纳与总结,阐述几种主要检测技术（如应力渡检测、超声渡检测、振动法检测）的国内外研究现状、检测特点及存在问题。在此基础上,提出木质材料力学性能无损检测技术的发展趋势。     

木质材料无损检测的应用与研究进展

木质材料无损检测主要包括缺陷无损检测和力学性能无损检测两个方面,其无损检测基本方法主要有应力波法、机械应力变形法、振动法、微钻阻力法、射线法、雷达波法等。笔者先从检测原理入手对目前常见的木质材料内部缺陷和力学性能无损检测方法作了归纳,同时对木材和人造板内部缺陷和力学性能无损检测的应用和研究现状进行了归纳分析。木材和活立木无损检测技术发展较快,锯材和单板应力分等技术已有较为完善的检测设备,在发达国家已被广泛应用;古建筑木构件和活立木内部缺陷无损检测实际应用也较多,但在检测精度和效率提高方面仍有广阔的发展空间。人造板无损检测的研究近年来主要集中在力学性能检测方面,实际应用较少。对已经有较好应用的无损检测技术,下一步科研的目标应是进一步提高检测精度和效率;对尚处在科研探索阶段的无损检测技术,下一步仍应从基础理论完善和技术实现角度坚持工作。     

木质材料缺陷无损检测主要研究进展

从基于成像技术、信号传播速度变化、人工模拟缺陷和信号处理的木质材料缺陷无损检测以及木质材料缺陷对其力学性能的影响5个方面论述了木质材料缺陷无损检测的研究进展, 简要分析了目前研究中存在的主要问题及其发展趋势。     

木/竹质工字梁在木结构中的应用

通过对国内外木质工字梁的研究现状进行归纳和分析,总结了木质工字梁的设计规范及材料、连接方式、截面尺寸、腹板开孔和环境对梁物理力学性能、应用性能及耐久性能(蠕变)的影响。同时阐述了竹质工字梁的设计与制造技术,物理力学性能检测与评估等方面的研究进展。     

纳米压痕技术在木质材料细胞壁力学研究中的应用

近年来, 纳米压痕技术作为测试材料微观力学性能的一项重要技术手段发展迅速, 并且已经被引入木质材料研究领域, 成为测试木质材料细胞壁力学性能的有力工具。文中简单介绍纳米压痕技术及其工作原理, 并论述近年来国内外学者利用纳米压痕技术研究木质材料细胞壁力学性能的进展和所遇到的问题, 提出纳米压痕技术在该领域的潜在应用方向, 旨在为木材细胞壁力学性能基础研究与木质材料科学利用提供借鉴。     

木质材料阻燃技术及标准发展现状与展望

回顾了木质材料阻燃技术的发展历程,介绍了木质材料的阻燃理论、阻燃方法以及阻燃剂的种类,归纳了当前国内外有关木质材料阻燃检测方面的主要标准,对我国今后在木质材料阻燃研究领域的发展方向提出了建议,旨在推进我国木质材料阻燃技术的迅猛发展.     

微胶囊技术在木质功能材料中的应用及展望

随着市场需求对木质材料性能要求的提高以及其他材料竞争的加剧,木质材料的功能化已成为拓宽木质产品使用范围、提高产品社会经济附加值和促进产业转型升级的重要途径。微胶囊技术是一门蓬勃发展的交叉性技术,具有控制释放和高效阻隔的特殊优势,为木质功能材料的发展提供了一个全新平台。通过微胶囊化处理,具备电学、磁学、光学、声学、热学、力学、化学以及生物医学等功能特性的单元被分割成稳定的微小粒子,显著增大了功能单元的比表面积,增强了其功能效应。依据产品对单一或复合功能特性的需求,将这些尺寸很小的功能体均匀地导入木质材料内部或者富集于其表面,可以明显降低功能单元的消耗量,制备出效能持久的木质功能材料。在木材防腐处理中,微胶囊技术能够有效降低防腐剂对环境和人体健康的危害,实现防腐剂的缓慢可控释放。在阻燃木质材料领域,微胶囊技术可以显著降低阻燃剂的吸湿性,减少阻燃剂对复合材料胶合性能和力学性能带来的不利影响,并实现协同阻燃成分之间的高效复合。在木质材料留香处理时,微胶囊技术非常适用于提高香精的稳定性、延长其使用期限,开发具有持久留香特性的木质功能产品。在可逆温致变色木质材料的开发中,利用微胶囊技术包覆多元变色组分形成变色微粒,是提高其变色稳定性及持久性的有效途径。此外,利用微胶囊技术制备的热敏/压敏型多功能微粒,在应用于木质材料时表现出贮存期长、使用方便及用量小等优势。微胶囊技术还被用于合成缓释型甲醛捕捉剂,在木质材料使用过程中发挥长效的降醛作用。尽管微胶囊技术为木质功能材料的发展注入了新的活力,但目前仍处于兴起阶段,今后应重点从以下几方面开展进一步研究:加快开发纳米胶囊技术,深入研究微胶囊与木质材料的结合机制,实现功能体在木质材料中的快速导入和稳定结合;系统研究木质功能材料生产及使用过程中外界条件对微胶囊形态、物理力学性能及功能特性的影响,为微胶囊的应用提供更多理论依据;利用微胶囊技术改善不同类型功能单元的相容性,开发多功能木质材料;加快可逆温致变色等智能微胶囊的应用研究,推动现代家居向智能化方向发展;开展功能微胶囊相关标准化的研究,引领功能微胶囊技术在木质材料领域健康、有序发展。     

微观力学表征技术的发展及其在木材科学领域中的应用

微观力学表征技术是表征材料微纳米力学性能的重要技术手段,目前已被广泛用于表征材料的超微构造和解析材料的力学行为。随着材料科学研究尺度缩小,微观力学表征技术逐步从纳米向超纳米、从分子向超分子甚至粒子水平发展。按照试样信息的不同方式,微观力学表征技术主要包括纳米力学测试技术(探针技术)和超纳米力学测试技术(显微镜技术);其中,纳米力学测试技术包括准静态纳米压痕技术、动态纳米压痕技术和动态模量成像技术,超纳米力学测试技术包括原子力显微镜技术和基于原子力显微镜技术的新型微观力学表征技术。木材是一种多孔状、层次状、各向异性的非均质天然高分子复合材料,其超微结构是细胞壁由不同厚度的层次组成。细胞壁是决定木材和木质纤维材料性能的主要因素,是木材的实质承载结构;细胞壁的力学性能是由壁层结构、化学组成的分布与结合方式决定的。开展木材和改性木材细胞壁纳观尺度的力学性能、分布及影响对实现木基复合材料的高效设计具有重要意义。自Wimmer等首次将纳米压痕技术应用于天然木材细胞壁微观力学后,国内外学者主要采取准静态纳米压痕测量技术和动态纳米压痕测量技术对不同树种木材以及化学改性和生物改性木材细胞壁的硬度、弹性模量、蠕变特性与黏弹性等力学性能进行了研究。木质材料界面作为纳米级厚度的界面相或者界面层,不仅影响木质材料的强度、刚度,而且影响木质材料的断裂韧性等。界面力学是决定木基复合材料整体力学性质的关键,是引起材料变形、强度下降的主要原因。研究界面的属性和特征对于木基复合材料整体属性的评价以及结构的优化设计有一定参考价值,研究内容涉及有胶合界面、纤维增强聚合物界面以及木制品涂层的微观力学。随着研究尺度逐渐缩小,微观力学表征技术趋向高分辨率及数据定量化,如今已能在纳米级分辨率下进行力学信息成像,为木材科学领域的研究提供了方便。微观力学表征技术在木材科学领域中的应用尚具有较大潜力,但仍有较多方向尚未涉及,还应在以下3方面展开研究:一是需要开展微观力学技术在木材科学领域应用的标准化研究,规范测试过程,确保测试结果的可靠性和一致性;二是建立木质材料宏观到微观的完整力学体系,从本质上剖析木质材料的力学行为,在纳米尺度上表征木质材料的性质和失效机制;三是随着木材科学领域研究的深入,需建立微观力学与微观化学、微观物理、微观环境学的联系,丰富木材及木基复合材料在微纳尺度的研究。     

动态热机械分析在木材加工行业的应用

阐述动态热机械分析的基本原理,讨论动态热机械分析方法在木质材料的力学性能检测和评价等方面的应用.     

数字图像相关技术及其在木材科学研究中的应用

数字图像相关方法(DIC)作为一种先进的光学形变(位移和应变)检测方法, 已逐渐成为木材科学领域中一种重要的测试手段。文中概括了DIC的特点与基本原理; 综述了其在木材科学领域中的应用, 主要包括力学性能检测、木材干燥形变测量及其他木质基材料等的相关性能研究; 最后, 对其在木材科学领域研究中遇到的机遇与挑战进行了展望。     

木材密度检测方法研究现状与发展

木材密度是木材性质的一项重要指标,它关系到木材的材质、缺陷、力学性能和工艺性质等。如何有效而快速地检测到被测木材的密度,探索到合理的检测方法,一直是相关科研工作者的努力方向。本文把当前使用和研究中的木材密度检测方法,从检测机理角度分为传统称重法、基于机械力密度检测法和基于射线密度检测法。对这些方法尤其是后两种方法的研究现状和发展趋势进行了总结、介绍。希望为相关科研工作者提供些参考资料。     

应力波木材无损检测技术应用及研究进展

文中概述了应力波传播机理及应力波木材无损检测技术的优缺点与工作过程,介绍了现阶段木材无损检测领域内常用的几种应力波木材检测设备,对其特点进行了分析,并从力学性能检测、内部缺陷检测和影响应力波传播速度的因素3个方面对应力波木材无损检测技术的研究进展进行总结分析,预测其发展前景,以期为该领域的进一步研究提供参考。     

基于应力波的活立木力学特性无损检测研究进展

活立木力学特性无损检测是科学评价森林质量的基础,为合理制定采伐作业时间、原木分级和木材高效利用提供有效依据.介绍应力波无损检测的基本原理以及基于应力波的活立木力学特性无损检测的研究进展,分析影响应力波在活立木中传播的因素,在此基础上阐述木材力学特性变化的原理以及基于应力波技术的木材力学特性季节动态变化检测的现状和意义,提出应力波检测活立木性质存在的问题,针对其存在的问题提出几点建议.     

木质剩余物复合材料老化问题的分析

论述和分析木质剩余物复合材料老化的原因,主要有木质剩余物的老化、胶粘剂的老化、木质剩余物的回弹和膨胀—收缩应力。综合论述木质剩余物复合材料加速老化试验方法,指出木质剩余物复合材料在加速老化试验方面的研究,适宜采用ASTM D1037六循环加速老化法和老化仪检侧法。分析木质剩余物复合材料老化的影响因素,如温度、湿度、试件尺寸等。     

声发射技术在木材加工领域的应用

作为一种主动无损检测方式, 声发射技术通过分析被测物体内部因能量变化所引发的弹性波的特征, 判断物体内部损伤程度并确定损伤位置。声发射技术为木材加工过程应力监测提供了一种主动无损检测模式, 但受木材自身各向异性等特点的限制, 目前声发射技术在木材工业中的应用尚处于探索阶段。为此, 文中重点介绍了目前声发射技术在木材切削加工、木材及木质结构、木材力学性能、木材干燥过程等木材加工过程的应用现状, 并在此基础上根据木材声发射信号特点, 提出一种基于LabView及高速采集设备的木材干燥过程声发射监测系统设计方案。     

有限元法在木质材料无损检测中的应用

简述了有限元法在国内外木质材料研究中的应用现状,在此基础上对其在木质材料无损检测领域的应用进行了展望。有限元理论将为木质材料无损检测提供一种新的研究方法,促进木质材料无损检测研究的进一步发展。     

木质复合材料力学性能分析方法初探

讨论了几种可以应用于木质复合材料力学分析的常用复合材料力学分析方法。分析结果表明，木质复合材料的设计和分析，可以借鉴细观力学法、粘弹性力分析方法和损伤力学法，建立自身的力学体系。     

木材及木基材料吸湿尺寸稳定性检测方法研究

为实现木材及木基材料吸湿尺寸稳定性横向比较,规范其检测方法,依据现有相关检测标准,借鉴日本工业木材吸湿尺寸稳定性检测方法,结合木质材料特性以及我国的具体情况,提出一种木材及木基材料吸湿尺寸稳定性的检测方法,即以温度20℃、相对湿度65%条件下的材料尺寸为基准,测定在温度40℃、相对湿度为75%和90%的两种吸湿环境条件下的材料尺寸变化。通过该方法对柚木、印茄木、朴木3种不同尺寸的木材和对多层材料、高密度纤维板、普通刨花板3种木基材料的吸湿尺寸稳定性进行测定,以评价该方法的适用性和可行性。结果表明:木材与木基材料试样不超过12 d即可达到吸湿平衡,不同材料尺寸变化率、湿胀系数的大小关系也与实际情况一致。因此木材与木基材料试样均适于用该方法。     

古建筑木构件缺陷检测方法发展现状

木材缺陷是在木材应用中存在的一个不能忽视的问题,它影响了木构件的外观及其力学性能,最终决定该木结构是否能够继续使用。如何及时、有效的检测出古建筑木构件中的缺陷,探索到合理的检测方法,一直都是科研者共同的研究方向。根据检测机理的不同分别介绍一系列无（微）损检测方法,如传统检测法、应力波检测法、皮罗钉检测法、超声波检测法、微钻阻力检测法、应力波断层成像检测法,以及它们在古建筑缺陷检测中的应用,同时对这些方法的研究现状和发展趋势进行了总结。