胶合竹片胶层开裂数值模拟研究

为了建立竹材胶合性有限元模型,分析胶合参数对胶合竹集成材性能的影响,为竹集成材数字化优化设计提供参考和指导。应用损伤内聚力单元模型分析胶合搭接竹片,建立竹材胶合开裂数值模型,研究胶接竹片在受载情况下滑剪破坏过程以及搭接长度对胶合竹片承载能力的影响。在位移载荷作用下,开始时胶合层的应力随着弹性变形位移的增加而增加,当达到一定值时胶层开始出现开裂,胶层破坏,且最大应力发生在靠近胶合层边界上;搭接竹片胶合能力随着搭接长度增大而增大。实验结果验证所建数学模型有效,对竹集成材进一步分析和应用提供理论技术支撑。     

竹质工程材料的力学性能试验研究

重组竹与竹集成材是两种应用较为广泛的竹质工程材料,对其力学性能的研究有助于扩展其在工程上的应用。本研究对重组竹和竹集成材进行了抗弯和抗压力学性能试验,分别得到了它们的抗弯弹性模量、抗弯强度、抗压弹性模量和抗压强度,并分析了两种竹质工程材料的不同破坏情况。试验结果表明:重组竹的抗弯和抗压力学性能要优于竹集成材;重组竹抗弯破坏表现为脆性破坏,竹集成材则表现出一定的延性特性;竹材的力学性能与其本身材料性能和胶合面的力学性能有关。     

竹材无裂纹展平生产技术

无裂纹竹展平板的生产技术主要分为竹筒无裂纹展平技术和弧形竹片无裂纹展平技术。竹筒无裂纹展平时先将0.5~2 m长的竹筒去除内节、竹青,纵向开槽后,对其进行180℃左右高温饱和蒸汽软化处理3~15 min,然后趁热在展平机上利用带有线槽或者孔眼的展平辊逐级加宽,展平成无裂纹的宽幅平面竹板材;弧形竹片无裂纹展平时先将0.5~2 m长的竹筒剖分成2片以上的弧形竹片,对其进行180℃左右高温饱和蒸汽软化处理3~15 min,然后趁热在刨削展平一体机上先将弧形竹片整成圆弧形,去除竹片上竹黄、竹青层,再利用渐平弧辊和压平辊纵向逐级展平成无裂纹的窄幅平面竹板材。无裂纹竹展平板可广泛应用于竹集成材地板、刨切竹单板、竹集成材家具等加工制造,该竹材无裂纹展平生产技术可降低胶黏剂用量和能耗,降低产品成本,对竹材新产品开发具有现实意义。     

竹板增强单板层积材组合梁受弯性能

单板层积材加工成梁构件应用于建筑结构材时,由于材料本身的强度和刚度不足,其结构构件不能满足现代多、高层以及大跨度建筑的需求。竹集成材是原竹经过切削成竹片、低温干燥、碳化、涂胶,再同方向平面或侧面组坯、热压胶合而成的竹基复合材料,其力学性能与稳定性优于木材。将集成竹材作为增强材料用于加固单板层积材梁是一种简单有效的提高梁极限承载力的方法。通过进行竹板增强单板层积材组合梁四点弯曲试验,研究了集成竹板对单板层积材受弯性能的增强效果。结果表明,在单板层积材受弯构件上下部粘贴集成竹板可提高构件极限承载力10%～50%。同时,考虑单板层积材和集成竹材料的非线性,推导出了适用于组合梁的极限承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。     

基于高频热压成型的竹集成材制备及力学性能评价

【目的】探索竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度对高频热压成型竹集成材力学性能的影响,并优化高频热压加工工艺获得力学性能较优的竹集成材,为竹集成材高频热压成型提供技术参考。【方法】设计正交试验,采用高频热压加工工艺,以酚醛树脂(PF)为胶黏剂,研究竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材抗弯强度和剪切强度的影响,建立抗弯强度和剪切强度数学模型,分析力学性能最优解。【结果】极差分析表明,热压参数对抗弯强度的影响顺序为热压压力、竹材含水率、热压温度和施胶量,对剪切强度的影响顺序为施胶量、竹材含水率、热压压力和热压温度;主效应分析表明,4级竹材含水率、1级热压压力、1级施胶量和3级热压温度为最佳抗弯强度的热压参数,1级竹材含水率、1级热压压力、2级施胶量和3级热压温度为最佳剪切强度的热压参数;交互分析表明,各热压参数间存在交互作用;方差分析表明,热压压力是影响竹集成材抗弯强度的最重要因素,施胶量是影响竹集成材剪切强度的最重要因素;数学模型分析得出,竹材含水率15%、热压压力2.0 MPa、施胶量260 g·m-~(-2)、热压温度130℃为抗弯强度最优解(168.51 MPa);竹材含水率10.2%、热压压力2.0 MPa、施胶量240 g·m~(-2)、热压温度130℃为剪切强度最优解(263.26 MPa)。【结论】竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材力学性能均有影响,提出的热压参数对竹集成材抗弯强度和剪切强度影响的数学模型,可有效反映热压参数与竹集成材力学性能间的关系,优化高频热压加工工艺生产的竹集成材,其力学性能满足相关标准和使用要求。     

竹材受弯构件增强技术的研究进展

竹材是一种可持续发展的生物质材料,其作为传统建筑材料有悠久的历史。现代竹结构使用力学性能更加优异的工程竹材作为原材料,可实现更加灵活的建筑形式和结构布局,但普通竹材受弯构件存在截面刚度低、承载力与跨越能力不足等问题,在一定程度上限制了竹结构的应用,故研发竹构件增强技术具有重要意义。结合已有的竹材构件增强技术研究成果对其构造形式和力学性能进行系统阐述,主要包括配筋竹构件、工字形竹木组合构件、纤维复合材料(fibre-reinforced plastic,FRP)片材增强竹构件、竹-混凝土组合构件和竹-金属组合构件等。将竹材与金属、FRP及混凝土材料组合,其多种材料协调工作形成增强竹构件,增强竹构件的刚度、承载力等力学性能较普通竹构件有较大提升,能够更好地作为结构工程领域的承载构件使用。开发竹材受弯构件的更多有效增强形式、优化材料间连接构造形式、定量评价增强竹材构件的耐久性能、构建多样化的结构体系以及实现现代竹结构产业化发展等,应是未来竹材增强领域研究关注的重点方向。     

梁柱用竹质工程材料及其构件研究进展

竹质工程材料及构件的研发,不仅拓展了竹材在建筑、交通和桥梁等领域的应用,而且符合我国绿色发展、清洁生产、乡村振兴战略等重大政策需求。文中阐述了以竹集成材、竹篾集成材、竹重组材为代表的3种竹质工程材料的研究进展,在此基础上梳理归纳了竹集成材梁柱、竹篾集成材梁柱、重组竹材梁柱、复合竹质梁柱构件以及双拼梁柱等5种梁柱工程构件的结构特点,并从建立竹质工程材料与构件的评价分级方法、研发梁柱用竹质工程构件的长效绿色防护技术、制定相关的规范与标准等尚需解决的几个关键技术方面提出了将来的研究展望。     

竹材横向自由振动的研究

开展悬臂横向自由振动法测试以竹片为基本单元的竹集成材弹性模量试验研究,结果发现:长厚比对振动法测试竹材弹性模量影响显著,长厚比大于30时,剪切力和转动对振动的影响可以忽略,而长厚比小于15时,动弹性模量明显小于静弹性模量;竹集成材密度跟动弹性模量呈正比关系;竹集成材动弹性模量与静弹性模量有显著的线性相关性,其相关系数为0.910。研究表明:悬臂横向自由振动法能实现对竹集成板材弹性模量的检测,且具有较高的准确性。     

定向重组竹集成材:一种无限接长的新材料

针对传统竹集成材接长后力学性能大幅度降低的问题,研发了一种可实现竹集成材无限接长且低强度损失率的新产品——定向重组竹集成材。文章介绍了该产品的制备工艺、基本物理力学性能与应用范围,并与传统竹集成材进行了对比。通过这种制备方法,可以减少竹集成材接长的强度损失,丰富目标产品的尺寸规格,扩大其应用范围,是一种具有市场竞争力的产品。     

家具用竹集成零件加工工艺

介绍了竹片集成家具零件制造的基本过程,详细介绍了竹集成材家具主要零部件竹集成板件和竹集成方材的加工工艺,重点探讨了竹片处理及竹片集成胶合的具体工艺过程和方法。     

现代装配式竹结构研究现状

归纳总结了现代竹材工业化利用技术的发展历程及其技术特征,介绍了两种常用竹木结构体系,在此基础上,综述了现代装配式竹结构工程竹材、竹结构构件、连接节点和竹结构力学性能方面国内外的相关研究。最后总结了现代装配式竹结构研究存在的问题,并探讨其可持续发展方向。     

竹片接头形式对侧压竹层板抗弯性能的影响

竹材接长处理是制备大尺寸构件的常用方法,为探究竹层板的接长工艺,制备三种竹片接头形式和不同层数 的侧压竹层板,分析接长对板材抗弯性能的影响。结果表明：接长会使侧压竹层板的抗弯强度略有降低,但不同接 头形式制备侧压竹层板的抗弯性能差异不显著;当接长竹片位于中间层,且板材层数≥3 层时,层数变化对侧压竹 层板的抗弯性能影响亦不显著。     

竹集成材家具的造型和生产工艺

自古以来人类就喜欢用木材和竹材来装点室内环境和制作室内家具.因此,实木家具和圆竹家具历史悠久,源远流长,直至现代仍为人们所喜爱.竹集成材家具是近几年开发出来的新生竹家具,因其材料具有大自然赋予的独特美感以及优越的材料特性,并具有生态性和环保性而为国内外,特别为环保意识较强的欧美发达国家所青睐.笔者从家具基材、典型结构、基材天然的造型要素、特殊构件加工及使用场所等几个方面,对竹集成材家具的特点作分析研究.     

竹材分级研究现状与展望北大核心

竹材是一种天然的生物质材料,受其种类、年龄、生长特性、外界环境等因素影响,竹秆外观尺寸和性能均具有很大的差异。因此,对竹材进行科学分级,不仅能实现竹材的高效、科学利用,同时也是实现产品结构和性能可设计和调整的关键。基于竹材尺寸和性能的变异性,综述了圆竹、竹材加工单元和竹材人造板的分级方法研究现状,及其在圆竹构件利用、竹材单元加工和制备及竹材人造板生产和产品研发中的应用,最后结合竹加工产业发展的需要,提出了竹材分级的发展方向。     

竹材人造板生产技术

竹子是重要人造板生产原料。竹材人造板品种繁多,从竹材结构单元在人造板中的分布状况来看,竹材人造板主要有竹胶合板、竹集成材、竹地板、竹层积材、竹复合板、竹碎料板和竹纤维板七大类。本文对人造板生产技术最新成果进行了总结,对竹材主要人造板工艺过程中的关键技术和注意事项进行了详细的介绍。     

小径级圆竹家具用材力学性能及其设计改良研究

以毛竹、红竹和苦竹为研究对象,对其竹片、圆竹和圆竹不同部位的物理力学性能进行分析对比。研究表明:红竹和苦竹力学性能稍强于毛竹;竹材中部位置力学性能较优,可作为加工圆竹家具用材料。对局部注塑后圆竹力学性能变化的研究表明:注塑可大幅提高圆竹力学性能。根据力学性能变化情况及小径级圆竹特点,分别设计了直角斜接接合、三角并接接合、鱼口接合以及局部注塑后的圆竹丁字榫和偏心连接件连接方式;并将圆棒榫应用于圆竹家具部件接合部,使接合部性能更为优异。     

箍筋增强型胶合竹柱抗压试验

竹片经过胶合形成的竹柱构件,克服了竹材形状各异的缺点,使之能够运用到各种建筑和桥梁结构之中,但由于竹片之间黏合的原因,竹柱构件受压破坏时常出现竹片层间劈裂.为改善胶合竹柱的受力性能,笔者提出箍筋增强型胶合竹柱设想,并对其进行了静力试验;结果证明箍筋改善了竹柱的工作性能,提高了竹柱的极限承载能力.     

利用孟加拉巴苦竹和龙竹生产竹质集成材

在孟加拉,由于木材资源持续下降,引发了对木材的替代原料的研究兴趣。竹子是一种生长快、可更新、经济实用的材料,是一种极有希望的木材代替品。选择两个当地竹种(巴苦竹和龙竹)研究生产竹质集成材的可行性。分别从巴苦竹和龙竹基部向上的5.4 m和3.6m截取一段竹秆,加工成方形竹块,以加工层积材。采用硼酸,漂白和碳化等防腐处理来处理竹片,以延长集成材的使用寿命。用处理过的竹片分别制成两种不同纹理方向(顺纹和交错纹理)的3层竹板材,其厚度为12 mm。以脲醛胶和聚醋酸乙烯酯作为胶粘剂。与交错纹理相比,用脲醛胶和聚醋酸乙烯酯胶合的顺纹层积材的机械强度(如断裂模数和弹性模数)较高。但用聚醋酸乙烯酯胶合的顺纹层积材的尺寸稳定性较弱。在这2个竹种中,龙竹制成的顺纹层积材性能较好。竹质集成材是一种中高强度的材料,可用作结构单板、组合家具构件、地板和墙板等。然而,需要进一步研究产品在使用期的稳定性和蠕变行为。     

竹集成材家具开发探讨

我国是世界上竹林资源最为丰富的国家,竹类种属约占世界的1/3。竹集成材有优于木材的物理力学性能,易于加工,又低碳环保。开发竹集成材家具不仅降低了木材的消耗,而且使竹林资源得到有效的利用。竹集成材家具的开发设计要突出竹材的自然本质,突出个性化和信息化;同时,应大力开发复合型材料的健康型家具,走拆装式自装配板式部件标准化生产道路。     

基于竹集成材家具材料表面特征的感性评价研究

竹材是一种生态价值高且蕴含文化底蕴与意向的环保型材料,通过研究消费者对于材料的情感偏好可以让竹这种材料更好的被利用在家具研发上。用感性工学的研究方法即语意差异法对竹集成材的4种表现形式进行感性语意评估,利用双因素交互方差法分析,从竹集成材材料的实用性、美观性、环保性、经济性、文化性分析了竹集成材在纹理、颜色因素作用下用户的审美偏好。结果显示颜色对于用户选择评价材料的影响较大,并且在实用性和文化性上,消费者更偏向于选择本色的竹集成材家具,而美观性上更偏向于选择经炭化得到竹集成材家具。最后结论为竹集成材家具材料设计生产提出意见建议,即在关注本色竹集成材的情况下提高竹集成材的审美价值以及经济价值,亦或是关注炭化竹集成材情况下提高它的文化价值,从而更好的打开竹集成材家具市场。但文章方法也存在一定误差和局限,结合相应的生理测量方法如脑电、眼动实验能更加精准地研究消费者对于竹集成材的情感评价。