三倍体毛白杨新无性系木材气干密度和力学性质性状的遗传控制及对单板材育种的意义

该文利用 9个 9年生三倍体毛白杨无性系木材试样 ,研究了木材气干密度组成及力学性质的遗传变异规律 .结果表明 ,木材气干密度组成及力学性质在无性系间存在显著或极显著差异 ,并受到中等强度的遗传控制 ;气干密度的径向和纵向变异与多数研究结果一致 ;力学性质除抗弯弹性模量和端面硬度外其株内变异趋势也基本符合木材学理论 .在力学性质指标中 ,抗弯弹性模量和弦面硬度是遗传性很强的性状 ,其无性系重复力分别为 0 90和 0 80 ,抗弯强度、顺纹抗压强度和硬度的无性系重复力稍低 .遗传相关表明对单板材可通过木材密度与干形等形质指标进行优良无性系选择     

声－超声技术评价兴安落叶松规格材的抗弯性质

测量落叶松规格材的波速、峰值电压、时间形心和频率形心等声－超声参数,以及气干密度、抗弯弹性模量和抗弯强度等物理力学性质,研究声－超声参数、气干密度、动态弹性模量等与抗弯性质之间的相关性。为了探索利用声－超声技术预测落叶松抗弯性质的可行性,分别以动态弹性模量和声－超声参数及气干密度为自变量,建立预测其规格材抗弯性质的回归模型。结果表明：所有的声－超声参数、气干密度与抗弯弹性模量均在0.01水平显著相关,峰值电压、频率形心、气干密度与抗弯强度在0.01水平显著相关。利用气干密度、峰值电压和波速3个参数为自变量建立的抗弯弹性模量和抗弯强度的预测模型的相关性(决定系数 r2分别为0.83和0.66)与传统的超声波方法(以动态弹性模量为自变量建立的抗弯弹性模量和抗弯强度预测模型,r2分别为0.80和0.34)相比,模型的预测能力显著提高。利用声－超声技术能够较好地预测落叶松规格材的抗弯力学性质,特别是抗弯强度。     

定向刨花板抗弯性能、形变及剖面密度梯度的相关性

定向刨花板(OSB)力学性能优异,但变异性较大,探究OSB抗弯性能变异性大的原因可为改善其力学性能提供理论依据。采用三点弯曲法检测OSB沿长度方向的弹性模量(MOE)和静曲强度(MOR),使用数字散斑应变分析技术(DIC)同步记录试件面内应变分布,结合剖面密度梯度(VDP)探索了其对OSB抗弯性能及形变的影响。结果表明,OSB的MOR与试件整体形变呈线性正相关,MOE与试件整体形变相关性不强。最大载荷条件下,对称的表面结构可有效避免局部应变集中导致的OSB力学失效,这有助于提高OSB的MOR;40%最大载荷条件下,OSB趋于整体弯曲变形,且组成单元的相对位置固定可提高其MOE,内部孔隙压缩会降低其MOE。最大载荷条件下,弯曲应变分布与VDP相似,会提高试件MOR;40%最大载荷条件下,弯曲应变分布与VDP的相似性和MOE不显著相关。增加结构的对称性、弯曲应变分布和VDP的相似性,能够提高OSB的MOR;增加整体弯曲变形和降低内部孔隙压缩率,能够提高OSB的MOE。     

毛竹竹材物理力学性能研究

为了解不同竹龄毛竹生材含水率、线性干缩率、气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度等物理性能,对其加工应用的影响,笔者以2-7年生毛竹为材料进行研究,结果表明：竹材的生材含水率、气干干缩率（弦向、径向、纵向）和全干缩率（弦向、径向、纵向）随着竹龄的增加呈减小的趋势;从基部到梢部竹材的生材含水率、线性干缩率均减小;竹材线性干缩率弦向＞径向＞纵向.竹材气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度均随着竹龄的增加呈增大的趋势,尤其是3年生竹材的这些物理力学性能与2年生差异显著,但3年后生竹材差异不大;从基部到梢部竹材的气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度逐渐增加.综合考虑毛竹的物理力学性能和竹林的经济效益,适合采伐的是3年后生竹材,锯截之后的竹材也应根据部位不同进行区分,以便于加工应用过程中合理利用,提高产品的理化性能和质量的稳定性.     

不同品系美国黑核桃木材物理力学性质的差异

【目的】研究对比不同品系核桃木材之间物理力学性质的差异,为木材的合理利用及优质木材的定向培育提供参考。【方法】以采自河南省洛阳市洛宁县东关村的23年生美国黑核桃比尔、拉兹、皮纳、哈尔、莎切尔、北加州、奇异、大果、帕米尔20号和奥奇1号共10个品系的木材为研究对象,按照国家标准测量其气干密度、全干密度、气干干缩率、全干干缩率、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、硬度(径面硬度、端面硬度和弦面硬度)10个性状,运用Excel,SPSS Statistics,Origin 7.5等软件进行不同品系间的数据统计、方差分析及绘图比较。【结果】10个品系美国黑核桃木材的气干密度、全干密度、气干差异干缩、全干差异干缩、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、硬度(径面硬度、端面硬度和弦面硬度)的测量值范围分别为0.613～0.754 g·cm~(-3),0.575～0.708 g·cm~(-3),1.4～1.8,1.5～2.4,30.8～37.1 MPa,86.5～123.7 MPa,9.63～16.13 GPa,4 880～7 120 N,5 720～8 030 N,4 920～7 270 N;相应最大值分别为哈尔(0.754 g·cm~(-3))、哈尔(0.708 g·cm~(-3))、北加州(1.8)、北加州(2.4)、奥奇1号(37.1 MPa)、奥奇1号(123.7 MPa)、奥奇1号(16.13 GPa)、哈尔(7 120 N)、哈尔(8 030 N)、莎切尔(7 270N),最小值分别为北加州(0.613 g·cm~(-3))、北加州(0.575 g·cm~(-3))、皮纳(1.4)、皮纳(1.5)、大果(30.8 MPa)、北加州(86.5 MPa)、大果(9.63 GPa)、比尔(4 880 N)、拉兹(5 720 N)、比尔(4 920 N)。【结论】美国黑核桃木材的物理力学性质中气干密度、全干密度、弦向全干干缩率和差异干缩4项指标在不同品系间存在显著差异,而径向干缩率以及体积干缩率在气干和全干条件下差异均不显著;不同品系间顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量和硬度(径面硬度、端面硬度、弦面硬度)均存在显著差异。引种黑核桃木材物理力学性质与原产地黑核桃木材相比整体差异不大,且高于同产地的核桃楸和核桃2种常用的家具用材,所以10个品系的美国黑核桃木材物理力学性质较好,可作为家具用材使用。10个品系美国黑核桃木材中奥奇1号和哈尔材性优于其他品系,而皮纳的尺寸稳定性最好。     

原竹增强空心刨花板材性分析及其轴向抗压稳定性设计

以小径级原竹为增强材料,改善空心刨花板(EP)主要物理力学性能。同时,通过LVL和胶合板,对原竹增强刨花板进行覆面改性,为新材料的开发利用提供参考。通过对复合材料物理、力学指标进行测试,评定材料性能。并基于欧拉公式,对其作为轴向抗压材料进行稳定性设计。结果表明:原竹结构对EP材性有显著性影响,力学性能和尺寸稳定性均显著提高。其中,竹青对复合材料的内结合强度(IB)具有一定影响;原竹和覆面材料的加入可综合改善EP尺寸稳定性。不同覆面材料对吸水厚度膨胀率(TS)影响不显著,但对长度方向尺寸变化(LDC)影响显著;LVL改性材(LBRP)抗弯性能优于胶合板改性材(PBRP)。其中LBRP材料静曲强度(MOR)达到37.84 MPa,弹性模量(MOE)达14 577 MPa;不同覆面材料对MOR和MOE均有显著影响,但对MOE影响更为显著。此外,通过理论设计和计算,得到了轴向抗压材料的安全设计参考值范围。     

长白落叶松子代林木材物理力学性能研究

以24年生长白落叶松子代测定林为研究材料,对其木材物理力学性质进行测定与分析。结果表明:木材气干密度和基本密度分别为0.57 g/cm~3和0.54 g/cm~3,属中等级别。气干差异干缩和全干差异干缩分别为2.01和1.97,木材干缩率较大。径面和弦面抗劈力分别为13.42和10.18N/mm,抗弯强度为89.12MPa,弦面和径面顺纹抗剪强度分别为11.85 MPa和12.35 MPa,抗压强度为54.27 MPa,端面、弦面和径面的硬度分别为3973N、1703N和1783N。长白落叶松子代木材的综合强度为143.39MPa,属中等级材。     

不同竹龄麻竹材气干密度、力学性质及燃烧性能的比较研究

为进一步发掘麻竹材加工利用潜力,通过对不同竹龄、不同部位麻竹材的气干密度、力学性质、燃烧性能及其相关关系进行分析。结果表明:(1)竹龄对麻竹材气干密度、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、点燃时间、释热速率、质量损失率、释烟总量及60、180、300 s比消光面积均有显著影响,而对抗拉强度无显著影响;(2)竹材部位对气干密度、顺纹抗拉强度、抗弯强度有显著影响,而对顺纹抗压强度、抗弯弹性模量无显著影响;(3)麻竹材顺纹抗拉强度:顺纹抗压强度:抗弯强度:抗弯弹性模量=3.06∶1.00∶2.63∶164.28;(4)麻竹材气干密度与顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、点燃时间、释烟总量、60 s比消光面积和300 s比消光面积呈显著正相关,且相关系数达到0.899~0.958。4 a生麻竹材的气干密度、力学性质及燃烧性能等指标渐趋基本稳定,利用简单易测的麻竹材气干密度能较准确预测评价麻竹材部分力学性质与燃烧性能。     

侧压型竹层板用竹条分级研究

按照GB/T 17657—2022《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中的三点弯曲法,先测试竹条径向两面(近竹青面和近竹黄面)各节间和节部的抗弯弹性模量,然后将试件从宽度方向一分为二,测试其各对应位置的弦向抗弯弹性模量和静曲强度。探讨竹条节间中心位置不同方向的弹性模量相互之间及其与弦向静曲强度之间的关系,并建立相应的数学模型;分析竹节对竹条弹性模量的影响,确定侧压型竹层板用竹条的实用分级方法;按中间点径向抗弯弹性模量对竹条进行分级,并测试其弦向静曲强度,分析竹条分级的可靠性;将不同等级的竹条分别制备侧压型竹层板试件,测试其静曲强度和抗弯弹性模量,验证竹条分级的有效性。结果表明：通过测量竹条节间径向两面抗弯弹性模量并计算其平均值,可以较准确地推测其弦向抗弯弹性模量值;通过测试竹条某节间径向两面抗弯弹性模量的平均值,可以很好地预测该部位的弦向静曲强度;仅测量竹条中间点(无论是节间还是节部)的径向抗弯弹性模量就能较好地推测出整根竹条的弦向抗弯弹性模量;采用竹条中间点径向抗弯弹性模量分等可以对竹条(弦向静曲强度)进行有效分级;按竹条中间部位的径向抗弯弹性模量对竹条进行分级,其侧压型竹层板的分...     

干燥方法对毛白杨木材力学性质的影响

分别采用气干、常规干燥及高温干燥方法,对毛白杨木材进行干燥,并检测分析3种干燥方法对毛白杨木材的抗弯弹性模量(MOE)、抗弯强度(MOR)、冲击韧性及硬度等力学性质的影响.结果表明,3种干燥方法对MOE及MOR无显著影响,但高温干燥时木材的冲击韧性及表面硬度有较大的影响.     

鹅掌楸天然林木材物理力学及垂直变异特性研究

对鹅掌楸天然林木材物理力学与垂直变异进行了测定分析,结果表明:鹅掌楸天然林木材的基本密度、全干密度和气干密度分别为0.352 g·cm~(-3)、0.396 g·cm~(-3)和0.558 g·cm~(-3),基本密度、全干密度和气干密度性状在垂直方向均为上部中部下部,各部位的差异极显著。木材气干状态时体积干缩率为7.21%,全干状态时干缩率为2.54%;从全干到气干时,木材体积湿胀率为4.54%;从气干到吸水饱和时,木材体积湿胀率为12.41%;在垂直方向上,木材的体积干缩率为上部下部中部,而体积湿胀率为上部中部下部,且不同部位出体积干缩湿胀性在垂直方向上存在差异性显著。木材的顺纹抗压强度和抗弯强度分别为34.7 MPa和53.22 MPa;横面、弦面和径面的硬度分别为3.49 kN、2.55 kN和2.45 kN;在垂直方向上,木材的顺纹抗压强度、抗弯强度、横面硬度和径面硬度表现出上部中部下部的规律。由此可知,鹅掌楸天然林木材密度属轻中等水平,顺纹抗压、抗弯性能及硬度属一般水平,是适合加工利用的树种。     

结构用开孔重组竹的干缩与湿胀性能

采用迭代最佳阈值法将气干至全干、饱水状态过程中的开孔重组竹扫描图像处理为二值图,使用Image Pro Plus、Photoshop软件测量分析了开孔重组竹径向和弦向的干缩/湿胀率、孔洞面积干缩/湿胀率、孔洞干缩/湿胀垂直于顺纹方向的竖轴与平行于顺纹方向的横轴尺寸之比k,研究了开孔重组竹含水率与径向和弦向干缩/湿胀率、孔洞面积、k值的相关性,为开孔重组竹在建筑工程中的设计应用提供依据。研究结果表明：开孔重组竹径向和弦向的干缩率分别为1.14%和1.56%、湿胀率分别为1.49%和3.38%,弦面和径面孔洞面积干缩率分别为1.18%和1.24%、湿胀率分别为-1.14%和2.42%,弦面和径面孔洞干缩k值分别为97.09%和94.86%、湿胀k值分别为98.60%和97.89%;孔洞直径的变化对开孔重组竹的干缩湿胀性能影响不显著,对孔洞自身形状变化的影响显著;随着含水率的递增,开孔重组竹的干缩/湿胀率、孔洞面积呈线性增长趋势,孔洞k值呈指数增长趋势。基于尺寸稳定性角度,气干至全干、饱水状态过程中重组竹径向和弦向的干缩/湿胀差异显著,对重组竹开孔可改善其尺寸稳定性,孔洞自身因含水率变化而产...     

美杨与新生杨木材物理力学性质研究

通过对新生杨和美杨物理力学性质的测定分析,结果表明,美杨的气干密度为0.399g/cm~3,基本密度为0.347g/cm~3,径向干缩系数为0.183%,弦向干缩系数为0.312%,抗弯弹性模量为7 373.34Mpa,抗弯强度为57.11MPa,顺纹抗压强度为18.36MPa。新生杨的气干密度为0.365g/cm~3,基本密度为0.330g/cm~3,径向干缩系数为0.188%,弦向干缩系数为0.240%,抗弯弹性模量为6 733.68MPa,抗弯强度为51.53MPa,顺纹抗压强度为16.48MPa。综合分析各项指标,美杨的材性优于新生杨的材性。     

火炬松种源建筑材抗弯性质的变异及与树龄、晚材率、木材密度的关系

福建南屿15年生火炬松31个种源间木材抗弯弹性模量(MOE)的群体平均值为6 702.6 MPa,变化范围为5 042.5～8 610.2 MPa;抗弯强度(MOR)群体平均数为99.11MPa,变化幅度为77.32～119.79 MPa.种源间木材抗弯弹性模量(MOE)、抗弯强度(MOR)存在显著差异,二者广义遗传力大于0.441、0.422,方差分析中遗传方差分量在43.07%～60.79%范围内,环境方差分量范围为39.21%～56.93%,说明MOE、MOR除在遗传上受中等程度控制外,还显著受到环境条件影响.种源内MOE、MOR变异系数远大于种源间变异,说明火炬松材质改良在种源选择的基础上进行个体改良效果较好.树龄、晚材率和木材密度与MOE、MOR在0.01水平上呈显著正相关,木材基本密度估测MOE、MOR优于晚材率.火炬松种源木材MOE、MOR值与引种栽培地点有关.南屿靠近海岸线,并且纬度低于所有种源原产地纬度.火炬松种源原产地地理气象因子中,纬度对木材抗弯性能没有影响,经度与MOE、MOR呈较大的负相关,经度对抗弯性能的影响最大,6-9月降水/年降水次之,其他因素影响不显著.     

人工林杉木木材力学性质对高温热处理条件变化的响应

以人工林杉木为试材,分别用空气和菜子油为介质,在温度为180,200和220 ℃对其分别热处理1,3和5 h,研究试材的抗弯强度(MOR)、抗弯弹性模量(MOE)、顺纹抗压强度、表面硬度对高温热处理条件变化的响应,同时对处理材的主要化学成分进行分析,用扫描电镜对处理材横切面微观结构进行观察.结果表明:人工林杉木试材的4种主要力学性质对不同条件热处理的响应程度不同.无论是空气热处理还是油热处理,试材的MOR,MOE,顺纹抗压强度与对照比有不同程度的降低,且随处理温度升高、时间延长,下降幅度增大,相比于时间,温度的影响更显著;180 ℃热处理1,3和5 h时,试材的MOR,MOE与对照比未发生明显变化(降幅在3%以内),而顺纹抗压强度则明显低于对照,两介质中降低幅度分别在3.29%～9.58%和3.89%～7.18%;200 ℃以上处理时,不同时间处理的3种主要力学性质不仅显著或极显著低于对照,且各性质问的差异也达显著或极显著水平;对硬度的测试结果表明:180 ℃热处理时,试件的径面硬度和弦面硬度均随时间的延长而增大;200 ℃热处理3 h时,试件的硬度达最大,与对照差异达显著水平;随后热处理试件的硬度开始降低,220 ℃热处理5 h后试件的硬度又明显低于对照.在隔氧的油介质中进行热处理,4种主要力学性质的变化程度低于空气介质处理材,当温度高于200 ℃时,两介质处理间的差异达显著水平.而热处理过程中木材主要化学组成与横切面微观结构变化的差异,反映了4种主要力学性质对不同条件热处理时表现出的响应差异.     

百叶窗用椴木解剖构造及主要物理力学性能

为了给椴木百叶窗加工提供理论依据,以椴木为研究对象,对其解剖特征、密度、干缩率及关键力学性能等材性指标进行测试和分析,并与常见的百叶窗树种俄罗斯樟子松进行对比。实验结果表明,椴木纤维长度平均为1 389.74μm,纤维宽度平均为26.30μm,纤维长宽比为53.97,纤维长度、宽度、长宽比值小于俄罗斯樟子松;基本密度、气干密度和全干密度分别为0.42,0.52和0.49 g/cm^3,气干和全干密度均大于俄罗斯樟子松;弦向、径向和体积的气干干缩率分别为6.11%,4.03%和10.59%;弦向、径向和体积的全干干缩率为8.08%,6.09%和13.79%,椴木气干和全干干缩率均大于俄罗斯樟子松;椴木的抗拉强度为103.65 MPa,抗弯弹性模量和抗弯强度分别为10 876.88 MPa和75.01 MPa,椴木的抗拉强度和抗弯弹性模量均大于俄罗斯樟子松,抗弯强度低于俄罗斯樟子松。椴木木材具有较优良的物理力学特性,是制作百叶窗的优良材种。     

15年生香樟人工林木材物理力学性质研究

以15年生香樟(Cinnamomum camphora)人工林木材为研究对象,测定其物理力学性质,为其加工利用提供参考。结果表明,香樟人工林木材的气干密度、基本密度和绝干密度分别为0.51、0.41和0.48 g/cm^3,气干密度属于Ⅱ级;差异干缩属于中等,尺寸稳定性相对较差;端面硬度2909 N、弦面硬度2353 N、径面硬度2403 N,属于Ⅱ级,硬度偏小;顺纹抗压强度为33.4 MPa,属于Ⅱ级;抗弯强度为79 MPa,属于Ⅱ级;抗弯弹性模量为1.25 GPa,属于Ⅲ级,弹性相对较好;冲击韧性为53 kJ/m^2,属于中等;综合强度为112.4 MPa,属于中等;品质系数为274 MPa,品质系数高。     

圆竹材套筒式钉接构件的抗弯性能研究

圆竹可作为结构材用于新型竹结构建筑。以不同径级的圆竹筒为原材料,采用大圆竹材套小圆竹材的套筒式镶嵌结合方式,辅以气钉枪钉接固定,制备连接件;并进行静力加载试验,分析其抗弯承载力和破坏形态,同时对圆竹管重要位点进行了应变测试。结果表明:套筒式钉接圆竹试件与完整的单根圆竹试件相比,抗弯强度和抗弯弹性模量分别降低了59.49%和18.68%。套筒式钉接圆竹试件的破坏模式多为连接接口处开始的纵向开裂,部分试件直钉孔处出现细缝。两组圆竹试件在弹性阶段的各测点应变均呈线性变化,且拉、压应变基本对称分布。套筒式钉接圆竹试件各测点应变相对于完整的单根圆竹试件略小。研究结果可为圆竹材工程应用提供参考依据。     

油杉、杉木和马尾松木材物理力学性质比较

对成熟人工林的油杉(Keteleeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)和马尾松(Pinus massoniana)木材的物理与力学性质进行测定与比较。结果表明,油杉木材的气干湿胀性、抗弯强度、顺纹抗压强度和径面硬度最优,杉木木材的全干干缩率、气干干缩率和吸水后湿胀性最优,马尾松木材的气干密度、全干密度、端面硬度和弦面硬度最优。木材密度的表现为马尾松油杉杉木;木材稳定性的表现为杉木油杉马尾松;木材力学的表现为油杉马尾松杉木。     

异叶南洋杉木材的物理力学性质研究

采取常规方法对异叶南洋杉木材物理力学性质进行了测定研究,试验结果表明,异叶南洋杉的气干密度、基本密度、绝干密度分别为0.480、0.466、0.4576 g·cm^-3;径向、弦向和体积干缩率平均值分别为2.73%、2.5%和11.25%;干缩系数分别为0.116%、0.095%和0.46%;端面、径面、弦面等三个面的硬度分别为35、18.6和17.7 MPa;顺纹抗压强度平均为36.9 MPa;抗弯弹性模量为9334.36 MPa;冲击韧性为32.63 kg·m^-2;物理力学性质除了体积干缩系数、冲击韧性之外的所有指标都处于第2级,体积干缩系数和冲击韧性分别处于第3级和第1级。