重组竹受弯构件试验研究与理论分析

发布时间：2016-09-15 13:06

  本文关键词：新型竹质工程材料抗震房屋基本构件力学性能试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

《南京林业大学》 2014年

重组竹受弯构件试验研究与理论分析

周爱萍  

【摘要】：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。 由于竹材自身结构和力学性能具有明显的定向性，重组竹实际上是一种纤维定向增强复合材料，均质各向同性材料的强度理论、力学模型不适用重组竹结构基本构件在非弹性工作状态下的强度与变形分析。因此，针对重组竹独特的物理力学性质，研究重组竹材料的破坏机理、破坏准则，建立其材料本构关系与基本构件的非弹性分析理论，是重组竹结构分析与设计亟待解决的科学问题。 本文将竹材、重组竹均理想化为横观各向同性复合材料，应用复合材料力学理论，通过试验研究、理论分析，对竹材细观结构与其基本力学性能之间的关系、重组竹本构关系与破坏机理、重组竹梁的弯曲承载力与变形、重组竹梁的弯剪承载力计算进行了系统的研究，主要内容与成果如下： （1）通过对竹材显微结构的分析和宏观力学试验，研究了竹材维管束含量和竹材力学性能之间的定量关系，提出了推定竹材维管束与基体力学参数的混合方法，并给出了确定竹材横向力学参数的方法； （2）通过重组竹材料的单轴试验和纯剪试验，研究了重组竹的纵向与横向受拉、受压和受剪力学性能，分析了上述各种应力状态下的材料破坏机理，建立了相应的应力-应变关系。结果表明，，重组竹破坏形态取决于纤维参与受力的程度，当纤维参与度较大时，重组竹呈渐进破坏特征，应力-应变关系表现出较强的非线性；反之，当纤维参与度较小时，破坏呈脆性，应力-应变基本为线性关系（抗拉破坏除外）； （3）采用4点弯曲试验，研究了重组竹梁的弯曲破坏形态与破坏机理。结果表明，纯弯曲受力状态下，梁的工作状态可分为三个阶段。第1阶段为弹性受弯曲阶段，即荷载较小时，梁处于弹性工作阶段；第2阶段为非线性强化阶段，即当荷载超过比例极限时，梁受压区纤维部分进入非线性工作阶段，塑性受压区向中性轴扩展，梁的刚度不断衰减；第3阶段为破坏阶段，即当塑性受压区深度发展到极限水平时，梁最外层纤维随荷载增加出现局部屈曲，梁底纤维被拉断，梁丧失承载力； （4）考虑重组竹材料拉、压性质的不同，导出了重组竹梁的极限承载力与极限变形计算方法，经试验验证，本文提出的计算方法与试验结果吻合良好； （5）研究了梁的弯剪破坏形态与破坏机理，结果表明，梁弯剪破坏不可能发生在垂直纤维方向，而是在剪跨内出现沿纤维纵向的剪切裂纹。故重组竹梁抗剪强度验算时，应取顺纤维向的剪切强度值作为计算依据。 应用本文提出的重组竹本构关系与梁的非弹性分析模型得到的重组竹梁极限承载力与变形与试验结构吻合良好，表明本文建立的材料模型与分析方法是正确的。

【关键词】：
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TS959.2
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 魏学智;竹材的结构及开发利用[J];山西师大学报(自然科学版);1998年03期

2 孙照斌;田芸;安胜足;;竹材干燥技术研究现状[J];世界林业研究;2006年06期

3 吕清芳;魏洋;张齐生;禹永哲;吕志涛;;新型竹质工程材料抗震房屋基本构件力学性能试验研究[J];建材技术与应用;2008年11期

4 孙永良;何敏娟;;“德中同行”竹结构展馆竹构件的试验及结构分析研究[J];特种结构;2010年03期

5 刘可为;奥利弗·弗里斯;;全球竹建筑概述——趋势和挑战[J];世界建筑;2013年12期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蔡长庚,许家瑞;异形纤维复合材料研究进展[J];纤维复合材料;2003年01期

2 张自斌;周光益;林亲众;;我国丛生竹研究进展与问题探讨[J];热带林业;2007年02期

3 郑安庆;赵增立;江洪明;张伟;常胜;吴文强;李海滨;;松木预处理温度对生物油特性的影响[J];燃料化学学报;2012年01期

4 王羡农;赵佳遥;梁珺;邢雪震;;矩形钢管·竹胶合板组合梁抗弯性能分析[J];四川建材;2011年01期

5 许清风;陈建飞;李向民;;粘贴竹片加固木梁的研究[J];四川大学学报(工程科学版);2012年01期

6 江心,李乾;四川竹类维管束的观察[J];四川林业科技;1981年04期

7 谢九龙;齐锦秋;黄兴彦;王燕高;肖辉;宋太平;;生长发育进程中慈竹秆形结构及物理力学性质[J];四川农业大学学报;2012年01期

8 马玉栋;苟光前;孟文艺;魏奇;何林健;;贵州特有、极危竹种——爬竹、小蓬竹的解剖学研究[J];山地农业生物学报;2012年01期

9 贾华远;郑林进;贾栋;;重载超高钢管模板支架大跨度设计研究[J];施工技术;2006年02期

10 于文吉,江泽慧,叶克林;竹材特性研究及其进展[J];世界林业研究;2002年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李淑春;张汉平;;建筑结构科技论文主体部分基本构成[A];第3届科技期刊发展创新研讨会论文集[C];2011年

2 徐曼琼;赵红平;黄虎;张瑾;;竹材的断裂特性研究[A];损伤、断裂与微纳米力学进展：损伤、断裂与微纳米力学研讨会论文集[C];2009年

3 李宝峰;郑坚;倪新华;赵磊;钟国辉;孙涛;;基于APDL的层合板破坏过程分析[A];中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集[C];2010年

4 肖岩;陈国;单波;;轻型竹结构房屋抗震性能试验研究[A];第八届全国地震工程学术会议论文集（Ⅱ）[C];2010年

5 沈煌莹;张王丽;韩添石;蒋天元;李玉顺;;钢-竹组合楼板截面设计及受弯承载力试验[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届（ASSF-2010）学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年

6 李玉顺;沈煌莹;张王丽;韩添石;;压型钢板-竹胶板组合墙体抗震性能试验研究[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年

7 肖岩;陈国;杨瑞珍;佘立永;周泉;;现代竹结构住宅抗震性能研究[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2009年

8 解其铁;张王丽;蒋天元;许杰;闫智民;李玉顺;;钢-竹组合柱轴心受压性能的试验研究[A];第20届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）[C];2011年

9 贾卉琳;张敏;吴刚;孟少平;;FRP片材加固木圆柱的试验研究[A];FRP与结构补强——'05全国FRP与结构加固学术会议论文精选[C];2005年

10 李玉顺;张王丽;沈煌萤;韩添石;;压型钢板-竹胶板组合墙体抗震性能试验研究[A];防振减灾工程理论与实践新进展（纪念汶川地震一周年）——第四届全国防震减灾工程学术研讨会会议论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王江林;基于双模板协同共组装新策略的纳米仿生骨材料的可控制备研究[D];华中科技大学;2010年

2 王会;毛竹颗粒表面化学/水热修饰及其增强PVC基复合材料性能表征[D];浙江大学;2010年

3 陈红燕;竹条/乙烯基酯复合材料的界面吸湿性能及界面性能的AFM表征[D];东华大学;2010年

4 钟林新;纸基摩擦材料的界面结合性能及其摩擦、磨损性能的研究[D];华南理工大学;2011年

5 周冠武;杨树木材木质素含量快速评价及漆酶活化木质素制备纤维板的研究[D];中国林业科学研究院;2011年

6 史蔷;热处理对圆盘豆木材性能影响及其机理研究[D];中国林业科学研究院;2011年

7 黄富华;周期性复合材料有效性能的均匀化计算[D];哈尔滨工业大学;2010年

8 武玉芬;碳纤维综合力学性能与复合材料拉伸强度的离散性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

9 黄圣游;重组竹新中式家具的设计研究[D];南京林业大学;2011年

10 张晓春;高性能竹木复合风力发电机叶片材料的研究[D];南京林业大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 叶明;钱城;郝赤彪;;新型绿色建材─竹材人造板探讨[J];青岛理工大学学报;2007年05期

2 陈肇元;有关竹屋架的几个问题[J];清华大学学报(自然科学版);1958年02期

3 魏学智;四种竹材维管束和薄壁组织的比较解剖研究[J];山西师大学报(自然科学版);1999年02期

4 魏洋;吕清芳;张齐生;禹永哲;吕志涛;;现代竹结构抗震安居房的设计与施工[J];施工技术;2009年11期

5 于文吉,江泽慧,叶克林;竹材特性研究及其进展[J];世界林业研究;2002年02期

6 费本华;周海宾;;现代框架式木结构住宅[J];世界林业研究;2006年02期

7 商晓霞,马岩,张建华,张宁;国内外重组木研究近况及发展前景[J];世界林业研究;1998年01期

8 单炜;李玉顺;;竹材在建筑结构中的应用前景分析[J];森林工程;2008年02期

9 吴岩;李玉顺;葛贝德;常继峰;;改性竹材的应用与前景[J];森林工程;2008年06期

10 吕清芳;魏洋;张齐生;禹永哲;吕志涛;;新型竹质工程材料抗震房屋基本构件力学性能试验研究[J];建材技术与应用;2008年11期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 程海江;轻型木结构房屋抗震性能研究[D];同济大学;2007年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 缪玲;钢筋砼矩形截面受弯构件优化设计[J];山西冶金;2003年01期

2 耿志光;钢筋砼双向受弯构件正截面承载力计算方法及图表编制[J];医药工程设计;2004年06期

3 员麦平;;受弯构件中受力钢筋的速算法[J];有色金属加工;1998年04期

4 欧阳新华;;钢筋混凝土单筋矩形截面受弯构件的经济截面设计[J];江西煤炭科技;2006年01期

5 杨烈生;钢筋混凝土受弯构件配筋简捷解法[J];有色金属设计;1994年04期

6 张会平;;受弯构件正截面计算的简化公式[J];煤炭工程;2006年10期

7 李胜利，胡应吉;浅谈粘钢法加固受弯构件的机理、设计与施工[J];煤矿设计;1995年07期

8 任福民,宋巍;钢筋混凝土双筋矩形受弯构件配筋的优化设计[J];丹东纺专学报;2004年01期

9 李东水;田庆丰;;中欧钢结构规范受弯构件整体稳定性计算方法比较[J];水泥工程;2014年03期

10 汪泝;;对钢筋混凝土双向受弯构件最大裂缝宽度计算公式的探讨[J];石油工程建设;1989年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 戴国祥;;变截面连体充气受弯构件的试验研究[A];第三届空间结构学术交流会论文集（第二卷）[C];1986年

2 束继华;韩书香;;受弯构件剪弯段裂缝的试验研究[A];混凝土结构基本理论及应用第二届学术讨论会论文集（第二卷）[C];1990年

3 张永胜;李雁英;;预应力混凝土深受弯构件的裂缝实验研究[A];第16届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）[C];2007年

4 曾庆响;何高勖;虞锦晖;;混凝土双向受弯构件的抗剪强度[A];第五届全国结构工程学术会议论文集（第二卷）[C];1996年

5 王命平;刘晓春;;深受弯构件的剪切传力模型[A];第七届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ卷）[C];1998年

6 邓志恒;张喜德;苏益声;王良才;;无粘结部分预应力砼受弯构件极限强度试验研究[A];第六届全国结构工程学术会议论文集（第二卷）[C];1997年

7 邓志恒;童启明;;无粘结部分预应力砼受弯构件刚度的试验研究[A];第五届全国结构工程学术会议论文集（第二卷）[C];1996年

8 钱稼茹;罗文斌;陈肇元;;截面宽度对高强混凝土受弯构件延性的影响[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年

9 章雪儿;虞锦晖;;矩形截面钢筋混凝土双向受弯构件全过程分析[A];混凝土结构基本理论及应用第二届学术讨论会论文集（第二卷）[C];1990年

10 杨杰;沙晓东;;受弯构件裂缝弯矩配筋关系初探[A];中国土木工程学会港口工程分会技术交流文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 李庆华;配筋超高韧性水泥基复合材料受弯构件计算理论与试验研究[D];大连理工大学;2009年

2 周爱萍;重组竹受弯构件试验研究与理论分析[D];南京林业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 乔永进;混凝土结构受弯构件起拱引起的技术、质量和经济问题研究[D];天津大学;2008年

2 庄家智;带肋钢板增强混凝土复合受弯构件性能试验研究[D];重庆交通大学;2010年

3 顾文龙;基于混凝土力学的受弯构件性能研究[D];武汉理工大学;2006年

4 刘刚;钢筋混凝土并筋受弯构件性能试验研究[D];中国建筑科学研究院;2006年

5 杨大林;基于不同模量理论的受弯构件弹性响应分析[D];重庆大学;2010年

6 何大治;叠合式受弯构件正截面承载力的受力性能分析[D];武汉理工大学;2004年

7 吕伟荣;粘贴加固受弯构件正截面承载力性能研究[D];湖南大学;2003年

8 董国庆;单板层积材（LVL）受弯构件的结构性能研究[D];南京工业大学;2005年

9 于涛涛;钢筋活性粉末混凝土受弯构件正截面承载力的研究[D];北京交通大学;2012年

10 蒋向荣;混凝土及预应力混凝土叠合式受弯构件的刚度研究[D];武汉理工大学;2005年

  本文关键词：新型竹质工程材料抗震房屋基本构件力学性能试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：115734