检索结果-内蒙古大学图书馆

林业科学 2016年第4期52卷 116-126页

作者：彭辉蒋佳荔詹天翼吕建雄中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

木材是一种具有不同细胞类型的天然纤维复合材料,其细胞壁的壁层结构与化学组分具有多样性。在静态恒定应力作用下,木材形变随时间延长而逐渐增大,即产生蠕变。木材蠕变是影响木制品和工程构件质量以及结构设计安全性的一个关键特性。... 详细信息

木材是一种具有不同细胞类型的天然纤维复合材料,其细胞壁的壁层结构与化学组分具有多样性。在静态恒定应力作用下,木材形变随时间延长而逐渐增大,即产生蠕变。木材蠕变是影响木制品和工程构件质量以及结构设计安全性的一个关键特性。根据木材中的水分状态,木材蠕变可以划分为"含水率平衡态时的普通蠕变"和"含水率非平衡态时的机械吸湿蠕变"。本文分别阐述了木材普通蠕变和木材机械吸湿蠕变的现象和特点;围绕木材的普通蠕变,归纳了木材组织结构、含水率、温度和应力水平等因素的影响;针对木材的机械吸湿蠕变,重点从分子水平、细胞壁层结构、物理老化等方面解释其发生机制,并论述微纤丝角、化学组分、含水率和温度等因素对机械吸湿蠕变的影响。此外,本文还总结了应力/应变本构方程和Kelvin-Voigt模型模拟木材蠕变的研究进展,分别概述了普通蠕变和机械吸湿蠕变的数值模拟过程及其应用。木材蠕变特性受其自身复杂的组织构造和环境条件的影响,且各因素之间又存在一定程度的交互作用,使得木材蠕变的研究仍有较多方面尚未涉及。建议今后的研究重点从以下4个方面展开:1)针对木材正交各向异性的构造特点,采用不同的载荷类型和形变模式进行组合测试,系统表征木材的正交异向蠕变特性;2)解明湿热条件下,水分、温度以及二者的交互作用对木材组分以及蠕变行为的影响,探索温湿度场中蠕变柔量与泊松比的同步实时测定;3)明确单根纤维(管胞、木纤维细胞)的机械吸湿蠕变行为规律,并确定木材组分,尤其是半纤维素在木材机械吸湿蠕变中的作用机制,从分子水平上解释氢键作用对木材机械吸湿蠕变的影响机制;4)构建能够充分解释木材蠕变特性内在机制和外在影响的蠕变模型。

关键词：木材普通蠕变机械吸湿蠕变蠕变模型

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糠醇和玻璃纤维处理对木材弯曲蠕变的影响

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建筑材料学报 2020年第1期23卷 162-167页

作者：张尚董春雷窦玲荣春林张本刚西南林业大学材料科学与工程学院云南昆明650224 云南创合木屋有限公司云南昆明650228

分别用质量分数为30%的糠醇溶液浸渍意杨(P)和在P表面粘贴玻璃纤维布来获得糠醇改性意杨(FP)及玻璃纤维增强意杨(GFRP),并对GFRP、FP和P的弯曲蠕变性能进行测试分析.结果表明:在加载应力水平分别为各自静曲强度35%的条件下,GFRP和FP的... 详细信息

分别用质量分数为30%的糠醇溶液浸渍意杨(P)和在P表面粘贴玻璃纤维布来获得糠醇改性意杨(FP)及玻璃纤维增强意杨(GFRP),并对GFRP、FP和P的弯曲蠕变性能进行测试分析.结果表明:在加载应力水平分别为各自静曲强度35%的条件下,GFRP和FP的普通蠕变最大挠度相比于P分别降低了21.97%和36.93%,机械吸附蠕变最大挠度分别降低了75.56%和81.49%;在加载应力水平均为P静曲强度35%的条件下,GFRP和FP的普通蠕变最大挠度相比于P分别降低了66.25%和38.00%,机械吸附蠕变最大挠度分别降低了85.22%和78.88%.糠醇改性和玻璃纤维增强处理均不能改变P的普通蠕变特性,但能有效降低其普通蠕变挠度.GFRP和FP丧失了P原有的机械吸附蠕变特性而仅表现出普通蠕变特性,有效增强了P的抗机械吸附蠕变能力.

关键词：普通蠕变机械吸附蠕变玻璃纤维增强木材糠醇改性木材

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杉木正交异向蠕变的温湿度响应机制研究

杉木正交异向蠕变的温湿度响应机制研究

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作者：彭辉北京林业大学

学位级别：博士

蠕变是影响木材和木质工程材料安全质量及结构设计的关键特性之一。作为一种正交异向性材料,木材在主轴方向(轴、径和弦向)蠕变特性的系统表征鲜有涉及;此外,水分非平衡态下(吸着和解吸)木材机械吸湿蠕变的发生机制及其特点仍处于探索... 详细信息

蠕变是影响木材和木质工程材料安全质量及结构设计的关键特性之一。作为一种正交异向性材料,木材在主轴方向(轴、径和弦向)蠕变特性的系统表征鲜有涉及;此外,水分非平衡态下(吸着和解吸)木材机械吸湿蠕变的发生机制及其特点仍处于探索阶段。本论文将木材正交异向结构和环境因素(温度、湿度)相结合,围绕蠕变和机械吸湿蠕变的温、湿度依存性开展了系统研究。利用动态力学分析仪(DMA 2980/Q800),设定一系列恒定温度或湿度水平,测定了杉木(Cunninghamia lanceolata[Lamb.]Hook.)在水分平衡态的正交异向普通蠕变,在水分非平衡态(吸着、解吸和吸着-解吸循环)的正交异向机械吸湿蠕变和湿胀和(或)干缩。根据应变叠加方法,利用普通蠕变数据、湿胀和(或)干缩以及机械吸湿蠕变数据,解明正交异向机械吸湿蠕变的温、湿度响应规律。本论文所得主要结论如下:1.时温等效原理在30～150℃温度范围内描述木材正交异向蠕变行为是适用的;轴向蠕变行为时温等效的构建需通过水平移动因子和垂直移动因子的共同作用;而径向和弦向仅使用水平移动因子即可使得时温等效原理适用。无论是弹性变形还是黏弹变形,温度对横向变形的影响较轴向大;当温度从30℃升高至150℃时,轴向、径向和弦向的弹性变形分别增加了45.3%、69.8%和48.3%;与时间依存的蠕变黏弹变形分别增加了158.1%、410.4%和409.8%。2.在水分平衡态下,升高湿度水平能够提高木材含水率,增强水分塑化效应,加速木材蠕变变形;水分塑化效应对弦向变形影响最大,径向次之,轴向最弱。当含水率由0.6%增加到14.1%时,轴向、径向和弦向的弹性变形分别增加了230.0%、608.9%和885.7%;蠕变黏弹变形分别增加了233.0%、553.4%和571.6%。3.在水分吸着过程中,机械吸湿蠕变的变化主要是湿胀、水分塑化效应和机械吸湿效应三者的叠加;在水分解吸过程中,机械吸湿蠕变的变化主要是干缩、氢键重建效应和机械吸湿效应三者的叠加。其中,湿胀或干缩变形占据了机械吸湿蠕变的大部分比例,尤其在轴向;而机械吸湿效应对机械吸湿蠕变的贡献在弦向最大,轴向最小。此外,在水分吸着-解吸循环过程中存在机械吸湿极限现象;若要达到相同的机械吸湿极限程度,轴向比横向需要更多次的循环。4.在水分吸着过程中,湿度水平几乎不影响水分塑化效应和机械吸湿效应对机械吸湿蠕变行为的贡献;而在水分解吸过程中,降低湿度水平减弱了氢键重建效应对机械吸湿蠕变的贡献,但提高了机械吸湿效应对机械吸湿蠕变的贡献,尤其是在横向。

关键词：杉木正交异向普通蠕变温度湿度机械吸湿蠕变

来源：评论

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湿度变化下的竹集成材蠕变试验研究

湿度变化下的竹集成材蠕变试验研究

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作者：胡康南京林业大学

学位级别：硕士

竹材作为一种环境友好型材料,不仅可以减少对自然资源的消耗,而且还具有良好的环保性。因此,开发利用我国具有“第二森林”之称的竹材具有重要的战略意义。而传统的原竹壁薄中空、下粗上尖,不适合直接用于现代建筑结构。基于此,我国开... 详细信息

竹材作为一种环境友好型材料,不仅可以减少对自然资源的消耗,而且还具有良好的环保性。因此,开发利用我国具有“第二森林”之称的竹材具有重要的战略意义。而传统的原竹壁薄中空、下粗上尖,不适合直接用于现代建筑结构。基于此,我国开发了工业竹产品,竹集成材是其中的一种工程竹材料,力学性能优异,适合用于结构领域。竹集成材作为一种新兴材料,由纤维素、半纤维素和木质素等多种纤维素类物质组成,属于生物高分子材料。这类材料同时具有弹性、黏弹性和黏性材料的属性特征。同时竹材是一种具有微观多孔构造的材料,可通过吸湿或解吸,与材料所处环境进行水分交换。环境温度和湿度变化驱动材料内部水分运动,引起材料含水率变化,在长期荷载作用下可产生局部应变和变形积累。这种变形的积累就是常说的蠕变。而竹集成材是竹片胶合而成的,有着与竹材同样的蠕变效应。因此,研究湿度因素对竹集成材蠕变性能的影响具有十分重要的意义。为了揭示竹集成材在不同湿度下的蠕变机理,本文围绕恒定湿度和变化湿度两个方面展开试验研究。具体的研究内容和结论如下: （1）竹集成材在不同湿度下的基本力学性能试验。将竹集成材顺纹抗拉、抗压和弯曲试件养护至目标湿度下的平衡含水率并进行力学性能试验,得到在不同湿度下的极限荷载、极限强度和弹性模量,比较分析其与湿度之间的关系。结果表明:当竹集成材试件的含水率处于纤维饱和点以内,随着湿度的增加,其极限荷载、极限强度和弹性模量会呈现线性的减小。（2）竹集成材恒温恒湿的普通蠕变试验。将养护得到不同湿度下的平衡含水率竹集成材试件进行100h抗拉、抗压、弯曲蠕变试验,得到其时间-变形蠕变曲线,比较分析不同湿度和应力条件下的蠕变行为。结果表明,在相同的试验条件下,高应力水平下的竹集成材内部分子之间的距离增加或分子排列发生变化,进而增加蠕变变形。而在高湿环境下,湿度的增加使竹材中的水分子与纤维素、纤维之间发生相互作用,改变纤维素分子之间的结合情况,进而产生较大的变形。在顺纹抗拉蠕变试验中,所有的试件都没有破坏,出现了瞬态和稳态蠕变两个阶段;在顺纹抗压和弯曲蠕变试验中,高湿或高应力条件下,部分试件出现加速蠕变阶段。（3）竹集成材恒温变湿的机械吸附蠕变试验。通过循环湿度下100h的竹集成材抗拉、抗压、弯曲机械吸附蠕变试验,得到其时间—变形蠕变曲线。结果发现,当施加的应力大于50%应力水平时,机械吸附蠕变整体曲线明显不光滑,且第一次循环时,试件吸湿时的蠕变变形有着较大的增量,之后的几次循环,吸湿产生的蠕变量逐渐较小,相比于吸湿过程,解吸过程中引起的蠕变变形增量很小。（4）基于黏弹性理论建立模型并验证分析试验数据。采用2种力学模型（Burgers模型、五参数模型）验证普通蠕变,同时采用经验模型验证机械吸附蠕变,最终得到相应的模型参数和拟合决定系数2。结果表明,改进后的Burgers模型（五参数模型）不仅提高了2的精准度,同时也很好地模拟出加速蠕变阶段的曲线。而经验模型在拟合50%、60%和70%应力水平的弯曲机械吸附蠕变时,瞬时弹性变形会大于实际变形;施加的应力低于40%应力水平时,拟合效果不佳,其余应力水平下拟合效果良好。

关键词：竹集成材基本力学性能普通蠕变机械吸附蠕变本构模型

来源：评论

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荷载及环境共同作用下古木框架静力性能研究

荷载及环境共同作用下古木框架静力性能研究

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作者：欧阳奇福州大学

学位级别：硕士

古木建筑主要以木框架为主要承重结构,各构件之间通常采用榫卯连接组合在一起。木材是一种多孔且吸湿的生物材料,容易受周围环境中温湿度变化的影响。在温湿度变化的情况下,木材内部会出现较大的湿热应力。在荷载及环境中温湿度变化共... 详细信息

古木建筑主要以木框架为主要承重结构,各构件之间通常采用榫卯连接组合在一起。木材是一种多孔且吸湿的生物材料,容易受周围环境中温湿度变化的影响。在温湿度变化的情况下,木材内部会出现较大的湿热应力。在荷载及环境中温湿度变化共同作用下,木结构会出现普通蠕变以及机械吸附蠕变现象,使得木结构出现复杂的应力和变形情况。古木结构的服役年限一般都很长,因此古木结构长期地受到荷载和环境的作用,这势必会影响古木结构的承载能力,最终会影响古木结构的正常使用和安全可靠性。为此本文对荷载及环境共同作用下古木框架的静力性能开展了研究,主要的研究工作与取得成果如下:(1)选取古木材加工成试件进行古木材性实验及木梁抗弯的机械吸附蠕变实验。通过木梁抗弯的机械吸附蠕变实验,得到了木材机械吸附蠕变的规律,实验表明,木梁跨中挠度随环境中相对湿度变化上下波动,其中当环境中相对湿度下降时,木梁的跨中挠度增加;当环境中相对湿度上升时,木梁的跨中挠度下降,木梁跨中挠度上升的幅度要大于下降的幅度,因此木梁的跨中挠度会有一部分残余变形,使得木梁跨中挠度整体呈上升的趋势。并且通过实验中设置的对照实验,发现尺寸小的木梁其跨中挠度变化幅度比尺寸大的木梁更大,机械吸附现象更加明显。(2)采用Tsai-Wu准则作为木材的屈服准则,综合考虑了木材的普通蠕变及机械吸附蠕变效应,推导并建立了温湿度变化下木材的弹塑性本构方程,并将其编入有限元软件ABAQUS的用户子程序UMAT中,实现对荷载及温湿度变化共同作用下古木结构的有限元模拟。通过有限元模拟结果与实验结果进行对比,验证了本构模型的正确性。(3)利用有限元软件ABAQUS建立了燕尾榫木框架及透榫木框架的短期温湿度变化模型和长期温湿度变化模型。计算分析发现,在短期的荷载及环境中温湿度变化共同作用下,木框架中出现了较大的横纹应力;在长期的荷载及环境中温湿度变化共同作用下两种类型的木框架的额枋跨中挠度均会随时间不断增加,出现了结构性的损伤。利用MATLAB软件对古木框架额枋跨中挠度曲线进行拟合,提出了在荷载及温湿度变化作用下古木框架额枋跨中挠度的计算公式。

关键词：古木结构湿热应力普通蠕变机械吸附蠕变子程序有限元模型

来源：评论

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木质材料流变学研究进展与展望

木质材料流变学研究进展与展望

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中国化学会、中国力学学会第九届全国流变学学术会议

作者：马远荣罗迎社中南林业科技大学流变力学与材料工程研究所中南林业科技大学土木建筑与力学学院

研究与概括了木材及木质复合材料的流变学特性,对现阶段所采用的普通蠕变、机械吸附蠕变的数学模型进行了简要分析;对木材加工时的流变学行为,尤其是干燥应力的特性、发展规律以及加工木材时变定的产生、回复与永久固定进行了探讨;对木... 详细信息

研究与概括了木材及木质复合材料的流变学特性,对现阶段所采用的普通蠕变、机械吸附蠕变的数学模型进行了简要分析;对木材加工时的流变学行为,尤其是干燥应力的特性、发展规律以及加工木材时变定的产生、回复与永久固定进行了探讨;对木质材料流变学在加工中的应用,包括热处理与水蒸气处理、树脂处理及交联化反应分别进行了阐述;最后,对今后进一步开展木质材料流变学研究的方向,主要指利用时间-温度-应力等效性原理对木材的长期流变性能进行加速表征以及遗传算法在木材流变研究中的应用进行了展望。

关键词：木质材料流变学普通蠕变机械吸附蠕变干燥应力变定

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