慈竹材物理力学性质研究

对四川江油1～3年生慈竹材主要物理力学性质进行了测定与分析,结果显示:竹材气千密度,全干密度,基本密度,顺纹抗压强度,顺纹抗剪强度随竹龄和竹秆高度的增加而增加:径、弦向全干缩率随竹龄和竹秆高度的增加而减小:径向全千缩率大于弦向:竹壁厚度随竹龄的增加而增厚,随竹秆高度的增加而减小.方差分析表明,竹材全干密度,基本密度,径、弦向全干缩率,顺纹抗压强度随竹龄变化在0.001水平显著;全千密度,竹壁厚度,顺纹抗剪强度随竹秆高度变化在0.001水平显著.     

维管束分布及结构对竹材宏观压缩性能的影响

深入研究竹材宏观压缩性能的影响因素。以散生竹毛竹,丛生竹慈竹、花竹、绿竹为研究对象,分别测试基本密度、维管束分布密度、纤维鞘组织比量、纤维形态及比例等关键特征数据,建立特征数据与竹材宏观压缩性能的关系并分析其对宏观压缩性能的影响。结果表明:1)散生竹毛竹,丛生竹慈竹、花竹、绿竹四种竹材维管束的分布密度、形态及组成差异较大,毛竹维管束的尺寸明显小于丛生竹,丛生竹均含游离纤维股且多为薄壁纤维;2)4种竹材宏观压缩应力—应变曲线相近,但力学性能存在明显差异;3)基本密度、维管束分布密度、厚壁纤维组织比量与竹材顺纹压缩性能正相关,且基本密度的相关性最高。基本密度是评价竹材顺纹抗压强度和压缩模量最可靠的物理因素。不同竹种维管束的分布密度主要影响竹材抗压强度,对压缩模量影响较小。维管束内厚壁纤维的组织比量也是影响竹材抗压强度和压缩模量的重要结构因素,厚壁纤维组织比量越大,压缩性能越好。     

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.     

气干和饱水状态下毛竹4种力学性质的比较

以毛竹为研究对象,测试不同年龄毛竹顺纹抗剪强度、顺纹抗压强度、弯曲模量和顺纹拉伸弹性模量在气干状态(北京,含水率8%)和饱水状态下之间的差异,由此探索竹材力学性能的含水率依赖特性.结果表明:上述4种力学性能指标对含水率变化的敏感程度不同,顺纹抗剪强度和顺纹抗压强度受含水率的影响程度最大,弯曲模量次之,顺纹拉伸弹性模量最小;4种力学性能指标对含水率变化的敏感程度均随着竹龄的增大而降低,但是受影响的程度不同,其中顺纹抗压强度从气干到饱水态的降幅受竹龄的影响最小,最大和最小降幅之间的差值只有3.6%,顺纹剪切强度和顺纹拉伸模量次之,弯曲模量最大,差值为14.77%.     

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。     

角竹竹材物理力学性质的研究

根据24株1～8年生角竹(Phyllostachys fimbriligula Wen.)竹材测定和分析的结果如下:角竹竹材横断面的不同分割对顺纹抗压强度有极显著的影响。1/16分割对1/8、1/4、1/2和整环4个分割水平的抗压强度都具极显著差异,1/8分割对1/4、1/2分割和整环具显著差异,1/4、1/2分割与整环之间没有明显差异。角竹竹材的含水率与顺纹抗压强度的关系为:D_W=1503P_W~(-0.2467)。竹材的物理力学性质与竹龄有密切关系。竹材的公定容量、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度、抗弯强度都随竹龄增加而增加,至6～7年生达最大值,7年以后略有下降;干缩性随竹龄增加逐渐减少。竹材的物理力学性质与年龄的关系可以用抛物线方程:Y=a+bX+cX~2来拟合。同一竹秆不同部位的物理力学性质不同,秆茎由下至上,公定容积逐渐增加,而力学强度亦相应提高。角竹竹材(用7年生比较)的顺纹抗拉强度为2107kg/cm~2,高于杉木674kg/cm~2、马尾松739kg/cm~2、毛竹1877kg/cm~2和早竹857kg/cm~2;其顺纹抗压强度为538kg/cm~2,高于杉木409kg/cm~2,马尾松329kg/cm~2、早竹303kg/cm~2、与毛竹539kg/cm~2相近。     

国产落叶松正交胶合木顺纹抗压强度尺寸效应

基于GB/T 50329—2012《木结构试验方法标准》,测试国产落叶松正交胶合木(CLT)顺纹抗压强度,运用最弱链理论分析试件尺寸对CLT顺纹抗压强度的影响,并采用非参数统计法估计尺寸效应系数。研究结果表明:随着CLT试件长度或宽度的增加,其顺纹抗压强度下降。其中长度尺寸效应系数S_L与百分位数呈线性关系;宽度尺寸效应系数S_W为常数0.349;试件厚度变化对其顺纹抗压强度无显著影响。     

竹节对竹材抗压力学性能影响的试验研究

以毛竹为对象,对竹材抗压性能进行研究,分析了无竹节、单竹节及双竹节对竹材抗压弹性模量、竹材横纹抗压强度、顺纹抗压强度的影响。试验结果表明:抗压弹性模量与含水率成反比,即含水率越高,抗压弹性模量越小;抗压弹性模量与竹节数成正比,按照无竹节、单竹节及双竹节试测出抗压弹性模量均值分别为12.66 GPa、13.673 GPa、14.087 GPa。对于横纹抗压,竹节能较大的提升竹材的承载性能,单竹节及双竹节较无竹节在强度上有1.30及2.333倍增加;对于顺纹抗压,竹节对提升竹材承载性能有一定影响,但幅度不够明显;通过显著性检验可知竹材有无竹节对横纹抗压强度有显著性影响,竹节对竹材顺纹抗压强度的影响在90%的置信区间上存在显著相关。     

不同竹龄、部位竹材经软化后的力学性能比较研究

以毛竹为研究对象,对3个竹龄(1.5、3.5和5.5年生)和5个纵向高度段竹材进行水煮软化处理,比较研究水煮软化后不同年份,不同部位竹材顺纹抗拉强度,顺纹抗压强度,静曲强度和抗弯弹性模量的变化情况,以了解其变化规律。结果表明:1在水煮软化循环实验处理下,毛竹的顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度,抗弯弹性模量均呈现下降趋势;2从竹龄来看,在水煮软化循环作用下,5.5年生的毛竹材的各项性能变化差异最小,性能较稳定;1.5年生的毛竹材的性能变化差异最大,较不稳定。3从5个纵向高度看,毛竹材自下而上的顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度的变化差异逐渐减小,即毛竹的基部的性能的变化最大,较不稳定,梢部的性能变化最小,较稳定。     

石蜡热处理对竹材力学性能的影响

为了在发挥热处理提高竹材防水性和尺寸稳定性的同时,控制竹材的力学性能损失,采用石蜡为加热介质对竹材进行热处理,研究热处理温度和时间对竹材弦向抗弯强度(MOR)、弦向抗弯弹性模量(MOE)、顺纹抗压强度和冲击韧性等力学性能的影响。结果表明,在研究的因素水平范围,高温(190℃)、长时间(6 h)石蜡热处理竹材的MOR比对照样显著降低;中等温度(160℃)、中等时间(4 h)的石蜡热处理竹材的MOE和顺纹抗压强度均显著高于对照样;石蜡热处理温度和时间对竹材的冲击韧性的影响不显著。综合来看,采用石蜡在160℃热处理竹材4 h,竹材的各项力学性能较佳。     

苦绿竹、椽竹、橄榄竹物理力学性质及其在人造板上的应用分析

测定了2-5年生的苦绿竹、椽竹、橄榄竹的物理力学性质和外形尺寸,并对其在人造板上的应用进行初步分析。结果表明:与毛竹相比,绿竹各项力学性能均较低;椽竹和橄榄竹,除了顺纹抗剪偏小外,横纹抗弯、顺纹抗拉、顺纹抗压与毛竹相当。3个竹种的壁厚和直径较小,均不适合于普通竹地板生产;苦绿竹和橄榄竹可用于制作竹材胶合板、碎料板等人造板产品,椽竹因直径较小,只适用于碎料板生产。     

高地竹与毛竹主要物理力学性能的比较研究

非洲高地竹(Arundinaria alpina)是埃塞俄比亚的重要竹种资源之一,但其性能以及增值利用的研究非常少。本研究测定了高地竹的主要物理力学性能,并以毛竹为对照物进行分析。结果发现:高地竹尖削度小,竹壁厚,基本密度低,干缩率较大;弦向抗弯弹性模量比毛竹高,但顺纹抗压强度、弦向抗弯强度以及顺纹抗剪强度相对毛竹材较低。高地竹在原竹建筑利用和竹质人造板加工利用方面都具有可行性。     

撑篙竹秆形结构研究

选取广西南宁市的撑篙竹作为研究对象,测定竹秆全高、秆材长、胸径和节间数,以及每节间直径、长度和壁厚等秆形指标,统计分析撑篙竹的秆形结构及变化规律。结果表明：撑篙竹全高、秆材长与胸径之间呈显著相关,节间的数量、长度和壁厚等因素与胸径、节间号等秆形指标之间呈显著相关,在拟合的相关方程中以幂函数和线性方程获得较高的估测精度;撑篙竹高径比值随着胸径的增加而降低;自基部至梢部,节间长度呈“短—长—短”的变化规律,最长节间出现在第15~20节;壁厚率呈“高—低—高”的变化规律,基部节间壁厚率大于50%,中部空腔大,壁厚率19%~21%,往梢部壁厚率逐渐增加至40%;节间直径呈“细—粗—细”的变化规律,最粗直径位于7~9节,处于胸高位置之上。秆形特征的研究可为撑篙竹林的抚育管理及竹材利用提供基础参考。     

大木竹秆形结构的研究

调查了浙江南部大木竹的秆形状况,包括秆高、鲜秆质量、尖削度、竹壁厚和节间长等一系列指标.以毛竹为参比竹种,对数据进行统计分析并拟合曲线,结果发现:相同胸径下,大木竹的全高大于毛竹;尖削度较毛竹略小;壁厚随竹秆高度增大而减小的速率比毛竹快;拟合大木竹鲜秆质量-胸径的幂函数方程为:M=0.232 7(DBH)2.1899,与毛竹相比,同样胸径的大木竹鲜秆质量比毛竹大;大木竹的节间长度随高度的变化趋势呈二次曲线,在胸径为4～11cm范围内,节位数10～15处的节间长度最大,可达50～65 cm.     

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.     

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.     

毛竹材积主要构件因子关系研究及材积表编制

通过毛竹立竹材积构件因子及立竹胸径与立竹实际材积的关系研究,结果表明:立竹全高、胸高竹壁厚与立竹胸径呈显著的正相关,是立竹胸径的从属因子;竹秆相对高度竹壁厚与秆径呈一致性变化趋势,立竹径级与竹秆相对壁厚无相关;构建了立竹胸径与立竹实际材积的数学模型:V=0.007351-0.001875D+0.000291D2,编制出竹林林分结构易测因子立竹胸径的对应材积表。     

花吊丝竹地上部分生物量分配及立竹生态构件关系特征

在福建省华安县竹类植物园研究了1～3年生花吊丝竹地上部分生物量分配和主要生态构件因子间的关系。结果表明:立竹地上部分器官含水率为竹叶>竹枝>竹秆,竹秆、竹枝含水率随立竹年龄的增长而降低,不同年龄立竹竹叶含水率无显著差异;1～3 a立竹器官生物量分配比例均为竹秆>竹枝>竹叶,竹秆生物量比例随立竹年龄的增长呈"V"型变化,竹枝、竹叶生物量比例随立竹年龄的增长而提高;立竹全高、枝下高是立竹胸径的从属因子,器官和地上部分总生物量与立竹胸径、全高呈显著或极显著正相关,可以用生物量相对生长模型模拟;立竹壁厚率从竹秆基部到顶部呈高—低—高分布规律,与立竹胸径、立竹全高分别呈极显著、显著负相关,与立竹胸径的关系方程式为AWT=0.2899-0.0539D+0.0041D2。     

Finger joint performance of structural laminated bamboo member

The structural performance of finger-jointed laminated bamboo was investigated for two bamboo species by considering the finger length, profile orientation, lamination direction, culm growth height, and mechanical properties of bamboo materials. Based on the growth height variation and bamboo species, the best finger-jointed laminated bamboo was found for the lamina processed from the middle growth height of a moso bamboo culm with the finger profile shown on the width face of the beam. It was 38.7% higher in bending strength than the lowest group, with the lamina from the lower ma bamboo culm showing the finger profile on the thickness face of the beam. When considering the finger length and lamination orientation, the strongest finger-jointed laminated bamboo joined with an 18-mm finger, showing the finger profile on the width face of a vertically laminated beam was 50.1% higher in bending strength than the lowest group having a 12-mm finger showing the finger profile on the thickness face of a vertically laminated beam. The laminated ma bamboo showed higher finger-joint efficiency, 11.6%, than moso bamboo, and the members showing the finger profile on the width surface was 12.3% better in joint efficiency than that showing on the thickness surface of the beam.