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建筑材料学报 2013年第4期16卷 642-648页

作者：钟永任海青张俊珍李霞镇徐伟涛中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

进行了4个测试组共20个竹层积材钢夹板螺栓节点承压试验研究,并采用ABAQUS有限元软件建立了螺栓节点的三维实体非线性有限元模型,分析了竹层积材厚度和螺栓直径对节点刚度、屈服载荷和破坏形式等力学性能的影响.研究表明:非线性有限元... 详细信息

进行了4个测试组共20个竹层积材钢夹板螺栓节点承压试验研究,并采用ABAQUS有限元软件建立了螺栓节点的三维实体非线性有限元模型,分析了竹层积材厚度和螺栓直径对节点刚度、屈服载荷和破坏形式等力学性能的影响.研究表明:非线性有限元计算结果与试验结果吻合良好,能够准确预测节点刚度、屈服载荷和破坏模式;随螺栓直径的增加,螺栓节点的刚度和屈服载荷大致呈线性增加;竹层积材厚度的增加能显著提高节点的极限载荷和延性系数;节点的破坏形式受螺栓直径和竹层积材厚度的共同影响,当节点破坏形态为Ⅰ型时,螺栓和竹层积材这2种材料的强度均能充分发挥且节点延性系数较高,节点力学性能最佳.

关键词：螺栓节点竹层积材承压非线性有限元模型

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等离子体处理对6种木材表面润湿性能的影响

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林业科学 2018年第1期54卷 90-98页

作者：彭晓瑞张占宽中国林业科学研究院林业新技术研究所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

【目的】基于现有大量空气等离子体对人工林木材表面改性的研究,采用不同气体辉光放电等离子体对3种人工林和3种天然林木材进行改性处理,对比研究其对木材表面润湿性能的影响,为常压空气等离子体处理木材表面的工业化生产提供理论支持,... 详细信息

【目的】基于现有大量空气等离子体对人工林木材表面改性的研究,采用不同气体辉光放电等离子体对3种人工林和3种天然林木材进行改性处理,对比研究其对木材表面润湿性能的影响,为常压空气等离子体处理木材表面的工业化生产提供理论支持,为等离子体在不同木材表面改性的应用奠定理论基础。【方法】采用空气(Air)、氧气(O2)、氮气(N2)、氩气(Ar)和氦气(He)5种气体辉光放电低温等离子体分别处理山杨、云杉、蓝桉3种人工林木材和实木制品及木质制品表面饰面常用的红栎、白桦和黑胡桃3种天然林木材,测试计算不同等离子体处理条件下木材的接触角和表面自由能,以及经氮气等离子体不同时间处理后木材的表面水接触角,研究不同气体辉光放电低温等离子体对不同材质木材表面润湿性能的影响。【结果】木材表面经空气、氦气、氩气、氮气和氧气5种气体等离子体处理后,表面与水、二碘甲烷的接触角均明显减小,表面自由能增大,润湿性得到显著改善。试验条件下,氦气等离子体处理对云杉、山杨木材表面润湿性能影响最大,而蓝桉、红栎、白桦和黑胡桃木材均为氩气等离子体处理后的表面接触角降幅最大,表面自由能增大明显。等离子体处理时间对木材表面润湿性影响相对较大,一般人工林木材以3 min为宜,天然木材以4 min为宜。【结论】不同气体等离子体处理木材表面后,木材表面润湿性能均得到改善,且以空气作为等离子体处理气体的润湿效果相对较好。在实际生产应用中,可采用空气等离子体处理提高木材及木基复合材料间的胶合、接枝等性能。

关键词：等离子体人工林木材天然林木材表面润湿性

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硅烷偶联剂对高密度聚乙烯薄膜/杨木胶合板性能的影响

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高分子材料科学与工程 2014年第10期30卷 78-81,85页

作者：方露常亮郭文静陈勇平王正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

采用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)对杨木单板进行预处理,然后与高密度聚乙烯(HDPE)薄膜复合制备胶合板。研究了A-171对板材物理力学性能的影响,利用红外光谱、X射线光电子能谱及扫描电镜探讨了界面增容的机理。结果表明,经过A-... 详细信息

采用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)对杨木单板进行预处理,然后与高密度聚乙烯(HDPE)薄膜复合制备胶合板。研究了A-171对板材物理力学性能的影响,利用红外光谱、X射线光电子能谱及扫描电镜探讨了界面增容的机理。结果表明,经过A-171处理后,板材的胶合强度和耐水性都有所改善,当偶联剂用量为2%时处理效果最好,胶合强度达到1.8MPa,比未处理材的胶合强度增加128%,木破率也由10%提高到99%。胶合板的24h吸水率(WA)和吸水厚度膨胀率(TS)分别降低了28%和42%。通过X射线光电子能谱、红外光谱和扫描电镜分析可知,A-171成功在杨木单板表面发生了接枝反应,有效地改善了单板与HDPE的界面相容性。

关键词：硅烷偶联剂预处理界面相容性物理力学性能

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基于生长轮的杉木早材黏弹性

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林业科学 2019年第12期55卷 93-100页

作者：李安鑫吕建雄蒋佳荔中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业和草原局木材科学与技术重点实验室

【目的】比较不同生长轮木材早材黏弹性,探讨全干密度、管胞胞壁率、微纤丝角等因子与木材黏弹性之间的关系,从细胞水平理解木材黏弹行为的作用机制。【方法】以人工林杉木为研究对象,采用X射线剖面密度仪、ZEISS Imager A1显微镜、X... 详细信息

【目的】比较不同生长轮木材早材黏弹性,探讨全干密度、管胞胞壁率、微纤丝角等因子与木材黏弹性之间的关系,从细胞水平理解木材黏弹行为的作用机制。【方法】以人工林杉木为研究对象,采用X射线剖面密度仪、ZEISS Imager A1显微镜、X射线衍射仪、动态力学分析仪(DMA 2980)分别测定第3、6生长轮(心材)以及第14、18生长轮(边材)早材的全干密度、管胞胞壁率、微纤丝角、弹性模量、贮存模量和损耗模量。【结果】 1) 边材(第14、18生长轮)的全干密度比心材(第3、6生长轮)略高,4个生长轮管胞胞壁率无明显差异,微纤丝角随树龄增加呈减小趋势。2) 早材的弹性模量、贮存模量和损耗模量均随树龄增加而增大,微纤丝角与弹性模量、贮存模量、损耗模量呈显著负相关关系。3) 在本研究测量温度范围内(-120~120 ℃),4个生长轮早材均出现2个力学松弛过程: 一是在10 ℃附近的α力学松弛过程,关于其分子运动归属目前尚无统一定论;二是在-40 ℃附近的β力学松弛过程,是基于木材细胞壁无定型区中伯醇羟基的回转取向运动引起的。不同生长轮之间的力学损耗峰温度几乎无差异。4) 随测量频率(1、2、5和10 Hz)增加,β力学松弛过程的损耗峰温度移向高温方向,α力学松弛过程的损耗峰温度并不随测量频率增加而改变,即无频率依存性。5) 与位于边材区域(第14、18生长轮)的早材相比,位于心材区域(第3、6生长轮)的早材发生力学松弛过程所需的表观活化能均较大,可能是由于杉木心材相较于边材有更多的抽提物,抽提物的沉积限制细胞壁中分子链段运动所致。【结论】微纤丝角是影响不同生长轮内早材刚度和阻尼的关键因子,心材与边材表观活化能的差异可能是抽提物沉积所致。

关键词：杉木生长轮早材全干密度管胞胞壁率微纤丝角黏弹性

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竹层积材在高温中和高温后的抗弯性能研究

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建筑材料学报 2014年第6期17卷 1115-1120页

作者：钟永温留来周海宾中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

为了研究竹层积材在高温中和高温后的抗弯性能,在20-225℃下对104个试样进行了三点静态抗弯测试.结果表明：随着温度的升高,高温中和高温后竹层积材的抗弯强度、弹性模量和延性系数均明显减小;相对于高温中的试样,高温后的试样抗弯强度... 详细信息

为了研究竹层积材在高温中和高温后的抗弯性能,在20-225℃下对104个试样进行了三点静态抗弯测试.结果表明：随着温度的升高,高温中和高温后竹层积材的抗弯强度、弹性模量和延性系数均明显减小;相对于高温中的试样,高温后的试样抗弯强度和弹性模量均明显较高,而其延性系数则较低.根据回归分析,建立了竹层积材在高温中和高温后的相对抗弯强度与温度的关系模型,该模型预测结果与实测值吻合良好.

关键词：竹层积材高温抗弯强度弹性模量

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高温中和高温后LVL木纤维复合材的抗弯性能

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功能材料 2014年第B12期45卷 59-63页

作者：钟永周海宾中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

为研究LVL木纤维复合材在高温中和高温后的抗弯性能，对104个试样进行了温度在20～225℃下的三点静态抗弯测试。研究结果表明，随着温度的升高，高温中和高温后的抗弯强度、抗弯弹性模量、延性系数均明显减小；相对于高温中的试样，高... 详细信息

为研究LVL木纤维复合材在高温中和高温后的抗弯性能，对104个试样进行了温度在20～225℃下的三点静态抗弯测试。研究结果表明，随着温度的升高，高温中和高温后的抗弯强度、抗弯弹性模量、延性系数均明显减小；相对于高温中的试样，高温后的抗弯强度和抗弯弹性模量均明显较高，而延性系数则较低。根据回归分析，提出了LVL在高温中和高温后的抗弯强度与温度的关系模型，该模型预测结果与实测值吻合良好。

关键词： LVL木纤维复合材高温抗弯强度弹性模量

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木工圆锯片锯齿侧刃参数对锯切表面粗糙度的影响

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林业科学 2019年第1期55卷 66-73页

作者：李伟光张占宽中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业和草原局木材科学与技术重点实验室北京100091

【目的】分析锯齿侧刃参数对锯切表面粗糙度的影响,通过优化锯齿侧刃参数,解决圆锯锯切时进给速度提高与表面粗糙度增大之间的矛盾,为新型木工圆锯片设计提供参考和指导。【方法】提出微量零径向侧后角锯齿的概念,使用9种不同锯齿侧刃... 详细信息

【目的】分析锯齿侧刃参数对锯切表面粗糙度的影响,通过优化锯齿侧刃参数,解决圆锯锯切时进给速度提高与表面粗糙度增大之间的矛盾,为新型木工圆锯片设计提供参考和指导。【方法】提出微量零径向侧后角锯齿的概念,使用9种不同锯齿侧刃参数的圆锯片,以水曲柳和高密度纤维板为对象进行锯切试验,研究不同进给速度下径向侧后角和零径向侧后角段对锯切表面粗糙度的影响。【结果】随着进给速度增加,锯切表面粗糙度增大,径向侧后角减小,锯切表面粗糙度降低,无零径向侧后角段锯齿锯切形成的表面粗糙度均高于具有零径向侧后角段锯齿,特别是当零径向侧后角段由0 mm增加到0.5 mm时,锯切表面粗糙度下降最为明显。当零径向侧后角段大于0.5 mm时,侧刃的零径向侧后角段具有"以锯代刨"的作用,与零径向侧后角锯齿相比同样可起到改善锯切表面质量的作用。【结论】锯切表面粗糙度一定程度上取决于锯痕深度。在实际锯切过程中,仅有长度近似等于每齿进给量的锯齿侧刃部分参与切削,占侧刃总长度的很小一部分,微量零径向侧后角锯齿中零径向侧后角段长度比每齿进给量略大且越接近每齿进给量越理想。具有微量零径向侧后角段锯齿的圆锯片与零径向侧后角锯齿相比,同样可起到改善锯切表面质量的作用;在保持其他切削参数不变的情况下,微量零径向侧后角段锯齿还可以减小锯齿侧刃与锯路壁之间的摩擦。

关键词：表面粗糙度锯切侧刃径向侧后角

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吸湿解吸循环过程中木材水分吸附特性

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林业科学 2024年第9期60卷 150-158页

作者：都亚敏李珠蒋佳荔殷方宇吕建雄中国林业科学研究院木材工业研究所、国家林业和草原局木材科学与技术重点实验室北京100091

【目的】探究吸湿解吸循环过程中木材水分吸附特性,阐释湿度循环对木材细胞壁及其吸着水分子的影响机制,为木材的实际使用和合理开发提供理论依据和数据参考。【方法】以杉木和马尾松木材为试验材料,采用动态水分吸附分析仪在3或5次吸... 详细信息

【目的】探究吸湿解吸循环过程中木材水分吸附特性,阐释湿度循环对木材细胞壁及其吸着水分子的影响机制,为木材的实际使用和合理开发提供理论依据和数据参考。【方法】以杉木和马尾松木材为试验材料,采用动态水分吸附分析仪在3或5次吸湿解吸循环(0%→95%→0%)过程中实时测定木材水分吸附数据,绘制水分吸着-解吸等温线,借助H-H模型对其吸湿平衡含水率进行非线性拟合分析。【结果】1)吸湿解吸循环前后,木材平衡含水率最大值呈降低趋势,其差值范围为0.21%~1.76%;初次循环过程木材吸湿平衡含水率低于后续循环过程,相对湿度40%~95%时尤为明显;2)随着吸湿解吸循环次数增加,木材单次循环所需时间减少,且降低幅度也明显变小;与块状试样相比,粉末状试样单次循环所需时间较少;3)初次循环过程木材吸湿滞后现象相比后续循环过程更明显,随着循环次数增加,吸湿滞后最大值减小,吸湿滞后率均值增大;4)H-H模型可用于分析吸湿解吸循环过程中木材水分等温吸附,其拟合度(R2)均高于0.996;随着循环次数增加,代表含有单位摩尔吸附位点的绝干木材质量(W)参数呈降低趋势,木材单分子层吸附水最大质量分数呈增大趋势,多分子层吸附水最大质量分数和吸附水总质量分数最大值均呈降低趋势。【结论】随着吸湿解吸循环次数增加,湿度循环对木材细胞壁的影响减弱:木材吸湿性能降低,其平衡含水率最大值呈降低趋势;单次循环所需时间减少;吸湿滞后现象减弱。

关键词：杉木马尾松湿度循环水分吸附 H-H模型

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水热环境中马尾松早材和晚材的轴向拉伸力学行为

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林业科学 2024年第8期60卷 184-192页

作者：李媛李珠都亚敏蒋佳荔中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业和草原局木材科学与技术重点实验室北京100091

【目的】探究水热环境中马尾松早材(EW)和晚材(LW)的轴向拉伸力学行为,在生长轮尺度上揭示木材软化行为发生规律,为木材弯曲、塑化、大变形加工等实际应用中工艺参数的选择和优化提供参考。【方法】以马尾松心材区域第17生长轮的早材和... 详细信息

【目的】探究水热环境中马尾松早材(EW)和晚材(LW)的轴向拉伸力学行为,在生长轮尺度上揭示木材软化行为发生规律,为木材弯曲、塑化、大变形加工等实际应用中工艺参数的选择和优化提供参考。【方法】以马尾松心材区域第17生长轮的早材和晚材为研究对象,采用X射线剖面密度仪测定早材和晚材的绝干密度;利用轮转式切片机在早材和晚材区域的径切面(LR)制取LR-EW和LR-LW组织切片,在早材与晚材区域的弦切面(LT)制取LT-EW和LT-LW组织切片;应用X射线衍射仪和动态力学分析仪在30、40、50、60、70和80℃条件下测定LREW、LR-LW、LT-EW和LT-LW组织切片的微纤丝角、拉伸弹性模量、拉伸强度和拉伸应变速率。【结果】1)晚材的绝干密度(0.836 g·cm^(3))是早材(0.388 g·cm^(3))的2.2倍。任一温度时,早材的微纤丝角大于晚材,弦切面的微纤丝角大于径切面;饱水早材和晚材在径切面或弦切面的微纤丝角均随温度升高而减小。2)30℃时,晚材径切面的拉伸弹性模量是早材的2.1倍,晚材弦切面的拉伸弹性模量是早材的3.3倍。在4种组织切片中,LT-LW的拉伸强度最大,LR-LW的拉伸强度是LR-EW的2.0倍。绝干密度和微纤丝角是影响早材和晚材径切面、弦切面拉伸力学行为的2个关键因子。3)当温度由30℃升至80℃时,早材和晚材在径切面、弦切面的拉伸弹性模量和拉伸强度呈降低趋势,其降幅均为早材大于晚材、弦切面大于径切面。早材和晚材在径切面或弦切面拉伸弹性模量和拉伸强度降幅的拐点温度均为60℃,与木材细胞壁中木质素发生软化有关。4)任一加载速率(0.5、1.0和2.0 N·min^(−1))时,饱水早材和晚材在径切面、弦切面的拉伸应变速率均随温度升高而增大;当温度和加载速率一定时,早材径切面的拉伸应变速率是晚材的2.0倍,早材弦切面的拉伸应变速率是晚材的3.3倍。当加载速率倍增时,早材和晚材径切面、弦切面的拉伸应变速率均呈倍增变化趋势。【结论】饱水早材和晚材在径切面或弦切面的微纤丝角、拉伸弹性模量和拉伸强度均随温度升高而减小(或降低)。与晚材相比,温度变化对早材拉伸弹性模量和拉伸强度的影响更大。温度升高引起微纤丝角变小,抑制拉伸弹性模量和拉伸强度降低,但在60℃及以上水热环境中,木质素软化是引起拉伸弹性模量和拉伸强度降低的主要因素。

关键词：马尾松早材晚材水热环境轴向拉伸

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温度对LVL木纤维复合材料抗压性能的影响

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功能材料 2013年第23期44卷 3397-3400,3404页

作者：钟永周海宾任海青中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

通过对LVL木纤维复合材料进行温度为20～225℃下的静态抗压测试，研究了其抗压力学性能随温度的变化。结果表明，随着温度的增加，LVL木纤维复合材料的抗压强度、抗压弹性模量均有显著下降。当温度升至225℃时，LVL木纤维复合材料的抗... 详细信息

通过对LVL木纤维复合材料进行温度为20～225℃下的静态抗压测试，研究了其抗压力学性能随温度的变化。结果表明，随着温度的增加，LVL木纤维复合材料的抗压强度、抗压弹性模量均有显著下降。当温度升至225℃时，LVL木纤维复合材料的抗压强度、抗压弹性模量分别为室温20℃的22．3％、22．2％。根据回归分析，提出了LVL木纤维复合材料顺纹抗压强度与温度的关系模型，该模型计算的剩余顺纹抗压强度与实验结果吻合较好。

关键词：温度木纤维复合材料抗压强度弹性模量

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