重组竹高温下基本性能试验研究

发布时间：2017-07-26 00:24

  本文关键词：重组竹高温下基本性能试验研究

  更多相关文章： 重组竹 热工性能 炭化速度 力学性能 高温下

【摘要】：竹材是一种可再生、可降解的天然生物质材料,具有生长速度快产量高等特点。重组竹是以原竹材为原料,经工业化制造而成的一种高强复合材料,其力学性能和阻燃性均优于木材,环保指标已达欧洲E1级标准,是一种具有广阔应用前景的高强生物质结构材料。重组竹属于可燃材料,因此对重组竹结构房屋的火灾安全性能存在疑问,而目前对其抗火性能的研究尚属空白,故本文对重组竹高温下基本性能开展的研究具有重要意义。针对安徽广德五年生毛竹制作的重组竹开展了热物理性能试验研究。基于瞬态平面热源法,通过HotDisk热常数分析试验测定了材料高温下的导热系数,提出了重组竹导热系数和热扩散率随温度变化关系模型；采用TGA-DSC测量了材料高温下比热容,得到重组竹比热容随温度变化关系曲线；通过TGA热重分析试验测定了材料质量百分率随温度变化曲线,分析了重组竹材料的热稳定性。本文对重组竹顺纹横纹进行了高温稳态试件拉伸和压缩试验分析了各种工况条件下材料破坏机理,考察了材料各项性能指标(弹性模量、抗拉抗压强度、极限应变等)与温度的关系,所得各项试验应力-应变曲线作为提出重组竹常温及高温下本构模型的基本依据。为研究在单面受火条件下重组竹炭化速度,根据IS0834火灾试验方法,进行了3组48个重组竹试件单面受火试验,结果表明：重组竹单面受火炭化速度与受火时间呈非线性关系,随着受火时间增大炭化速度逐渐减小;随着含水率的增加,重组竹横纹和顺纹方向炭化速度均不断减小；重组竹横纹方向炭化速度大于顺纹炭化速度,而且两者的比值大约在1.1-1.3之间。最后给出了考虑受火时间、含水率及纹理因素的重组竹单面受火炭化速度模型。为研究在多面受火条件下重组竹炭化速度,分别进行了4组8根重组竹梁四面受火试验和4组8根重组竹梁三面受火试验,结果表明：重组竹梁有效面积因受火炭化而减小,边角棱角不再存在,呈圆弧状。多面受火中角部炭化速度与非角部区域炭化速度差异比较明显,在单面受火炭化模型基础上提出考虑圆角区域影响、含水率及受火时间的多面受火炭化速度模型,最后得出炭化速度计算模型,为以后重组竹构件抗火设计计算剩余截面提供重要参数。
【关键词】：重组竹 热工性能 炭化速度 力学性能 高温下
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU366.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 竹木材热物理特性11-12
• 1.2.2 竹木材常温及高温力学性能12-13
• 1.2.3 木材炭化特性13-16
• 1.3 本文研究目标及内容16-20
• 1.3.1 研究目标16
• 1.3.2 研究内容16
• 参考文献16-20
• 第二章 重组竹热物理性能试验研究20-31
• 2.1 引言20
• 2.2 HotDisk热常数分析试验20-27
• 2.2.1 瞬态平面热源法(TPS)的基本原理20-21
• 2.2.2 试验设备21-22
• 2.2.3 试样制备22-23
• 2.2.4 试验结果与分析23-27
• 2.3 比热容和热重分析试验27-29
• 2.3.1 试验仪器及制度27
• 2.3.2 试验结果27-29
• 2.4 本章小结29
• 参考文献29-31
• 第三章 重组竹高温力学性能试验研究31-48
• 3.1 引言31
• 3.2 拉伸压缩试验31-33
• 3.2.1 试件制备31-32
• 3.2.2 试验过程32-33
• 3.3 试验结果与分析33-45
• 3.3.1 单轴拉伸33-39
• 3.3.2 单轴压缩39-44
• 3.3.3 高温密度折减系数44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 参考文献46-48
• 第四章 重组竹单面受火炭化速度试验研究48-70
• 4.1 引言48
• 4.2 重组竹单面受火试验48-57
• 4.2.1 试验准备48-50
• 4.2.2 试验过程50-52
• 4.2.3 试验结果52-57
• 4.3 炭化模型57-63
• 4.3.1 炭化深度与受火时间的关系57-61
• 4.3.2 炭化因子与含水率的关系61
• 4.3.3 模型验证61-63
• 4.4 炭化温度63-68
• 4.4.1 热分析理论基础63-65
• 4.4.2 温度场分析65-66
• 4.4.3 结果分析66-68
• 4.5 本章小结68
• 参考文献68-70
• 第五章 重组竹梁多面受火炭化速度试验研究70-86
• 5.1 引言70
• 5.2 重组竹多面受火梁试验70-78
• 5.2.1 试验准备70-72
• 5.2.2 试验步骤与现象72-74
• 5.2.3 试验结果分析74-78
• 5.3 多面受火炭化模型78-84
• 5.4 本章小结84
• 参考文献84-86
• 第六章 总结与展望86-88
• 6.1 总结86
• 6.2 展望86-88
• 致谢88-90
• 作者简介90

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本文编号：573993