正交胶合木力学性能的研究综述

通过概述正交胶合木力学性能和影响因素,阐明正交胶合木力学性能模型预测分析以及正交胶合木在高应力作用下的破坏模式;并对在抗震、抗火条件下正交胶合木力学行为特征的研究进行总结。其中正交胶合木力学性能影响因素主要从物理构造特性、制备工艺、锯材种类3个方面进行综述;由于正交胶合木属于新兴材料,对其力学性能评估过程漫长且资源消耗量大,国内外学者利用有限元模拟建立力学模型,对正交胶合木力学性能进行预测,并利用层板力学性能通过模型计算正交胶合木的力学性能,有效减少了工作内容。正交胶合木在外力作用下的破坏模式主要是横向层锯材的滚动剪切破坏、胶层破坏直至最终的底层受拉破坏,而影响正交胶合木力学性能最主要的因素就是横向层锯材的滚动剪切破坏。在火灾条件下正交胶合木的力学行性能主要取决于木材自身的特性,高温对层间剪切性能影响不大。针对CLT抗震行为的研究,主要利用计算机模拟地震条件对正交胶合木力学行为的影响。针对目前正交胶合木力学性能研究中尚未解决的问题及有待进一步开展的研究项目提出建议,利用断裂力学及微观力学对正交胶合木的破坏机制进行研究。     

日本落叶松正交胶合木抗弯性能研究

【目的】探究日本落叶松正交胶合木(cross-laminated timber,CLT)抗弯性能的影响因素,为CLT在木结构建筑中的应用提供基础数据。【方法】以产自辽宁清原的日本落叶松锯材为供试材料,依据层板弹性模量(8～12GPa(低)、≥12～≤16GPa(中)、16GPa(高))、层数(3层和5层)、层板厚度(15和25mm)、组坯方向(正交和斜45°)的不同共设置6种组坯方式,基于美国标准ANSI/APA PRG320-2012测试6组CLT的抗弯弹性模量和抗弯强度,以考察CLT抗弯性能的影响因素;根据机械连接理论、复合层板理论、剪力类比理论和简单设计法推算CLT的等效抗弯刚度和抗弯弯矩,通过实测值验证理论预测值的精确性,筛选适宜的预测方法。【结果】层板模量和层数对日本落叶松CLT的抗弯弹性模量、抗弯强度影响显著,但锯材厚度和组坯方向对CLT的抗弯弹性模量、抗弯强度影响不显著;采用剪力类比理论、简单设计法分别计算的等效抗弯刚度值和抗弯弯矩值更加接近实测值,相对误差分别在5.0%和6.5%内。【结论】采用日本落叶松锯材制备的CLT具有较好的抗弯性能,利用理论模型能够很好地预测CLT的等效抗弯刚度和抗弯弯矩。     

正交胶合木(CLT)防火性能的研究

通过资料整理,介绍了目前关于CLT防火性能的研究现状;重点分析了在木材炭化、胶黏剂性能、组胚类型、荷载条件等因素变化下,CLT防火性能和力学性能的变化情况;提出在火灾条件下CLT的物理力学性能变化研究需重点关注,今后可以将新材料运用于CLT结构中,并建立准确的CLT计算机力学模型,能够准确的预测出在不同条件下不同CLT的防火性能及物理性能变化情况。     

正交胶合木滚动剪切性能研究进展

正交胶合木滚动剪切性能是设计及应用正交胶合木结构的关键,也是目前该领域的研究热点之一。结合既有研究成果,对正交胶合木滚动剪切性能的影响因素、测试方法、破坏模式和数值模型进行总结分析,并对现阶段正交胶合木滚动剪切性能研究中存在的问题提出建议。     

国产日本落叶松正交胶合木的销槽承压强度

【目的】正交胶合木是一种新型现代木结构材料。销类连接是现代木结构中应用最广泛的连接形式,销槽承压强度是销连接设计的重要参数。研究国产日本落叶松正交胶合木(CLT)的销槽承压性能,旨在为CLT结构销类连接的本土化设计提供参考。【方法】对36组432个国产日本落叶松3层CLT试件进行半孔静力加载试验,分析CLT密度、销径、螺纹、胶缝和加载角度对CLT销槽承压强度的影响,并基于试验结果评价美国NDS、加拿大CSA、Kennedy、Uibel和Blaβ(U&B)提出的4种计算方法对国产日本落叶松CLT宽面和窄面销槽承压强度预测的适用性。【结果】CLT的销槽承压强度与CLT密度呈正相关,与销径呈负相关,与螺纹没有明显关系。销垂直于CLT窄面时,加载角度0°的销槽承压强度是90°的3.06倍,胶缝处的销槽承压强度为两者的平均值。销垂直于CLT宽面时,加载角度0°的销槽承压强度明显大于加载角度90°的销槽承压强度。计算值与试验值相比:销垂直于CLT窄面,加载角度为0°(位置A)时,加拿大CSA模型的相对误差小于8.37%,加载角度为90°(位置D)时,U&B模型的相对误差小于8.56...     

马尾松胶合木胶层对声发射信号传播特性的影响

采用NI高速采集设备构建木材声发射信号采集平台,通过铅芯折断的方式在马尾松胶合木表面模拟产生AE源。然后对采集的原始信号进行5层小波分解并重构AE信号波形,进而获得AE信号的时频域特征。最后,根据信号相关性分析和时差定位方法,研究AE信号沿胶接横纹和指接横纹方向上的传播速率。研究表明,AE信号在胶合木表面传播时,AE信号中频率较低的成分在通过胶层时能量衰减更加显著,并且在胶接横纹和指接横纹方向上的传播速率存在明显差异,进一步指出指接胶层对信号传播速率的影响比胶接胶层更明显。     

江西武夷山南方铁杉种群结构与点格局分析

  目的   了解武夷山自然保护区内南方铁杉的种群结构及空间分布情况,对揭示南方铁杉的演替更新具有重要意义。   方法   对南方铁杉种群进行样地调查,通过种群年龄结构分析、静态生命表编制、生存分析、时间序列模型预测和点格局分析探索了南方铁杉种群结构和空间分布格局。   结果   （1）南方铁杉种群年龄结构呈“金字塔”型,属增长型种群,存活曲线趋于Deevey-Ⅰ型,存活曲线、死亡率和消失率曲线以及生存函数分析表明种群具有前期稳定、中期减少和后期衰退的特点。（2）时间序列预测未来3、6和9个龄级时间后南方铁杉种群各龄级个体数均逐渐增加,南方铁杉幼年个体数相对丰富,老龄级树有较充足的后备资源得以补充,种群能自然更新。（3）南方铁杉种群整体在小尺度（r < 20 m）呈聚集分布,随尺度的增加呈随机分布或均匀分布;种群不同发育阶段的空间分布格局与研究尺度紧密相关,幼树明显呈聚集分布,中树随研究尺度增大由聚集分布向随机分布转变,老树基本呈随机分布。   结论   南方铁杉种群天然更新能力较强,保护区维持现有的生境条件,南方铁杉种群将继续呈增长状态。       

基于信号相似度小波重构与时差的胶合木表面声发射源定位

针对声发射（acoustic emission,AE）信号在胶合木表面各向异性传播时的AE源定位问题,提出一种基于信号相似度小波重构与时差的表面AE源定位算法。首先,依据ASTM-E976标准通过铅芯折断在试件表面产生AE源,并采用NI高速采集设备构建基于LabVIEW的3通道AE信号采集平台,采样频率设定为500 kHz。其次,设计一种基于信号相似度的自适应小波重构算法,对原始信号进行降噪并重构AE信号波形。最后,依据试验结果拟合得到AE信号在胶合木表面360°范围内的传播速度公式,结合AE信号的传播规律设计AE源定位算法,并产生AE源以测试定位效果。结果表明,2组胶合木表面的AE源定位误差分别为5.2%、5.3%,基于信号相似度小波重构与时差的胶合木表面AE源定位算法能够有效地确定声发射源的位置。     

一种三层竹细木工板的结构和物理力学性能分析

对一种由竹材制作的三层细木工板的结构进行了分析 ,测试了物理力学性能并与其它竹质人造板做了比较 ,结果表明竹细木工板值得进一步研究。     

定位误差分析与计算的探讨

机械加工过程中,工件在夹具中定位时,定位误差是影响加工精度的重要因素之一.它的分析与计算方法至关重要,因此分析过程中概念必须清楚,给出的公式必须准确.采用公差带图解法对基准不重合误差进行分析,得出计算通式,并对基准位移误差分析提出个人见解.     

基于蒙特卡洛模拟预测正交胶合木（CLT）顺纹抗压强度

基于《木结构试验方法标准》测试锯材和正交胶合木（CLT）顺纹抗压强度,采用正态分布、对数正态分布、威布尔分布函数进行数据拟合,利用K-S检验判断拟合优度,基于复合层板理论利用蒙特卡洛模拟预测CLT顺纹抗压强度。结果表明,CLT和锯材的顺纹抗压强度平均测试值分别为39.96 MPa和30.41 MPa;采用威布尔分布的拟合优度最高;CLT抗压强度的预测值与实测值相对误差在8%以下,采用蒙特卡洛模拟数据预测CLT顺纹抗压强度平均值和5%分位值的相对误差分别为5.8%和-0.8%,具有更高预测准确性。     

正交胶合木滚动剪切性能测试方法及影响因子研究进展

介绍正交胶合木滚动剪切性能测试方法,分析和比较不同标准中测试方法的优缺点,并总结CLT滚动剪切性能影响因素及其研究进展,以期能为国内CLT材料研究提供参考。结果表明,测试方法尚未统一,不同测试方法、材料种类、锯材宏观构造特征、CLT加工工艺和产品几何构造对滚动剪切性能影响较大。建议针对目前概括的主要因素进行深入研究,建立统一的测试标准,同时应基于国产木材、结构复合板材和国内木结构行业实际情况展开CLT研究和应用。     

我国正交胶合木及竹木复合正交胶合木发展现状

正交胶合木(CLT)作为一种新型绿色工程木产品,在欧美多层木结构建筑的应用日趋广泛,高层木结合建筑数量也日益增多。本研究在综述正交胶合木国内外发展情况的基础上,对竹木复合正交胶合木进行介绍,并对竹层积材-铁杉复合CLT短梁剪切试验破坏机理进行分析。     

白蜡杆材的动态热机械分析

试验材料为6年生白蜡杆材,利用动态热机械分析仪（DMA）测试其不同高度的动态力学性能。结果表明,在试验温度范围内,随着温度的升高白蜡杆材的储能模量呈下降趋势,损耗模量和损耗因子呈“升高—下降—升高—快速下降”的双峰形;且白蜡杆材上部具有较高的刚度和阻尼,玻璃化转变温度为255.84℃,比下部的玻璃化转变温度高7.82℃。综合评价认为,6年生白蜡杆材上部的材性优于中部和下部的。     

3种阻燃剂对重组竹燃烧性能和物理力学性能的影响

以慈竹（Bambusa emeiensis）竹束为原料,选用磷酸二氢铵、聚磷酸铵和硼硼合剂3种阻燃剂处理竹束并制备阻燃重组竹,采用锥形量热仪测试了阻燃重组竹的燃烧性能,并分析了阻燃处理对重组竹物理力学性能的影响。结果表明,3种阻燃剂均能有效降低重组竹的热释放速率和热释放总量,延长点燃时间,其中SBX和APP能够大幅度降低发烟量和产烟速率。但是阻燃处理对重组竹的物理力学性能有不同程度的劣化,特别是吸水厚度膨胀率显著增加。3种阻燃剂中,MAP处理材抑制燃烧效果最好,对材料力学性质影响最小,热释放总量比未处理材下降了62.38%,MOE下降了0.78%,MOR下降了6.14%;SBX处理材的抑烟效果最好,发烟总量比未处理材降低了88%;APP处理材的引燃时间最长,为未处理材的3倍。     

轻质空心木质复合材料热和力学性能分析

将PVC空心塑料管嵌入至木质纤维板坯中,通过热压法制备轻质木质复合材料（HWC）,分析了PVC管空气体积比对HWC的力学性能和热性能的影响,并对热性能进行仿真分析。结果表明,通过嵌入PVC空心塑料管,可以制备密度0.3 g/cm³的轻质木质复合材料,HWC断面密度呈双“M”型分布,表层密度最小。随着PVC管内空气体积比的增加,HWC静曲强度、弯曲弹性模量有增大的趋势,内结合强度减小,对24 h吸水厚度膨胀率和吸水率影响较小。PVC管内空气体积比对HWC的导热系数影响较小,且均<0.07 W/(m·K),并可通过合并Series模型和Parallel模型进行预测。PVC空心塑料管的嵌入阻碍了木质复合材料的热量传递,热传递测试降温1 h后HWC表面温度平均比对照组高0.93℃。     

工业大麻杆结构材的力学性能研究

以工业大麻杆为原料制备大麻杆层积材和细木工板,研究不同厚度、皮部结构和不同施胶量对其力学性能的影响,探索制备大麻杆结构材的工艺参数。结果表明：随着厚度的增加,大麻杆层积材的力学性能整体呈下降趋势;皮部结构对层积材的弹性模量有改善作用,但对层积材的静曲强度产生不利影响;随着施胶量的增加大麻杆层积材的弹性模量呈现先减小后增大的趋势,静曲强度呈先增大后减小的趋势。细木工板的静曲强度和弹性模量随着厚度的增加其变化规律不明显,皮部结构能提高细木工板的弹性模量,但对细木工板的静曲强度有不利影响。     

5种桉树木材物理力学性质的差异比较

分析5种桉树幼龄材的物理力学性质的差异,为研究不同桉树材性变异规律及提高桉树木材利用效率提供参考。以采自广东湛江南方国家级林木种苗示范基地大田区的2.5年生和4年生赤桉、2.5年生尾巨桉及6年生尾细桉无性系L-9、M-11等5种不同林龄的桉木为研究对象,按照国家标准测量木材物理性质指标木材密度（基本密度、气干密度、全干密度）、气干（径向、弦向、体积）干缩率、全干（径向、弦向、体积）干缩率,以及力学性质指标抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗剪强度、顺纹抗压强度、硬度（弦面硬度、径面硬度、端面硬度）,以SPSS、Excel等数据分析软件对其进行数理统计和分析,分析其差异和变异规律。5种桉树基本密度差异不显著,其余物理力学指标差异极显著。5种桉树的基本密度0.428～0.460 g/cm³,气干密度0.494～0.543 g/cm³,全干密度0.482～0.525 g/cm³,各品系间变异较小。气干干缩率在不同品系间存在着较大的变异,2.5年生赤桉＞4年生赤桉＞L-9＞M-11＞尾巨桉,径向干缩率变异最大。桉树随着林龄的增长干缩率值增大,说明林龄大的桉木更容易开裂。不同品种间力学性质差异显著。5种桉树木材密度与径面硬度和端面硬度呈正相关关系,说明桉树木材密度越大,其木材硬度越高。由木材密度指标看,桉树可作为纸浆材和纤维板材的原材料,随着林龄的增加,桉树木材物理力学性质指标值增加。按照木材物理力学指标分级标准可知,5种桉树木材密度属于小级;赤桉干缩率属于Ⅱ级,尾巨桉干缩率属于Ⅱ-Ⅲ级,L-9干缩率属Ⅳ级,M-11干缩率属于Ⅳ级;5种桉树木材抗弯强度和抗弯弹性模量均属于Ⅱ级,剪切强度属于Ⅴ级,端面硬度均属Ⅲ级。