桦木横纹拉伸黏弹性研究
发布时间：2021-03-22 18:25
为了系统性的研究在较宽温度域和含水率域中横纹桦木的黏弹性,深化木材黏弹性理论并为桦木高效合理的应用提供理论依据。本文采用Q800 DMA（动态热机械分析仪）,搭配DMA湿度附件,并结合对试件包膜处理的方法研究了在5-95℃内的十个温度条件下0%、6%、12%、18%和24%五个含水率水平的桦木横纹拉伸蠕变、拉伸应力松弛和拉伸动态黏弹性。主要研究结果如下:1.桦木横纹试件的总柔量、瞬时柔量和蠕变柔量均随着含水率的增大而增大;试件的初始松弛模量和终了松弛模量随着含水率的增大而减小,松弛率则随着含水率的增大而增大。2.试件的总柔量、瞬时柔量和蠕变柔量均随着温度的升高而增大;试件的初始松弛模量和终了松弛模量随着温度的升高而减小,松弛率则随着温度的升高而增大。3.一些含水率试件的蠕变和应力松弛在特定的温度条件下存在着较为明显的改变现象,并且随着试件含水率升高,出现改变的温度降低。4.在所有试验条件下,试件30 min时的蠕变柔量始终大于瞬时柔量。两者的差距也随着含水率和温度的增大而加大。5.单位含水率改变所带来的蠕变影响要大于单位温度所改变带来的影响。含水率每增加1%所产生的作用至少相当于温度升...
【文章来源】：浙江农林大学浙江省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２黏弹性材料破坏时的蠕变曲线??Ｆｉｇ．２．２?Ｃｒｅｅｐ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ａｔ?ｆａｉｌｕｒｅ??
?桦木横纹拉伸黏弹性研宄???￡＼?ａ??０??—?ｒ??１?ｂ??〇?￣￣＾?—ｒ??图２．３木材应力松弛曲线??Ｆｉｇ．２．３?Ｓｔｒｅｓｓ?ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｗｏｏｄ??２．?２动态黏弹性??动态黏弹性［４６，７７］是木材黏弹性的重要内容。木材在实际的使用过程中往往会受??到交变载荷的作用，因而在周期性载荷下测得的动态结果会比静态结果更加接近实??际。黏弹性材料的应变和应力之间具有时间依赖性，因此在周期性做用力之下，应变??的响应相对于应力会有滞后。理想弹性体应变对应力的响应是瞬间的，应变和应力曲??线呈现出同等相位（重合）；理想黏性体应变对应力的响应落后９０°相位角；而黏弹性??材料应变对应力落后的相位角在０°－９０°之间。黏弹性材料在交变应力下的应变响应如??图２．４。因为存在应变对应力的滞后性，在每一周期变化过程中都会消耗能量（功损耗），??称之为力学损耗（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｌｏｓｓ）。动态黏弹性主要考察的就是在交变应力（或应变）作??用下的滞后现象和力学损耗，储能模量（本质是杨氏模量）、损耗模量（黏性模量）和损??耗因子（损耗角正切，为前两者的比值）是表征动态黏弹性的三个主要指标［５８］。动态力??学行为分析更加贴近实际，因此对实际生产应用更有指导意义，如将木材作为乐器面??板使用时，要让乐器演奏出来的曲调优美动听，就要求材料的损耗模量要越低。??１０??
?２木材黏弹性理论???１?，??????７．????图２．４黏弹性材料在交变应力下的应变响应??Ｆｉｇ．２．４?Ｓｔｒａｉｎ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?ｏｆ?ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｕｎｄｅｒ?ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ?ｓｔｒｅｓｓ??２．?３木材黏弹性影响因素??木材的黏弹性受很多因素影响，主要有：树种，应力水平，载荷形式以及外部环??境条件等。树种因素主要涉及到木材的密度、化学组分、解剖的微观及宏观构??造、树种不同部位不同纹理方向等相关方面，都是内在影响因素。不同树种对于黏弹??性的响应差异也有大有小，同一树种不同分部位，不同纹理及不同材性对黏弹性的响??应也各不相同。应力主要体现在作用力的大校若载荷很小，黏弹性的响应越不能明??显，即使以很大的时间跨度来考量，现象也微乎其微；反之，载荷越大，黏弹性响应??越明显，能够在短时间内观察到明显的现象，甚至是木材的直接破坏。载荷形式主要??体现在受力形式及作用力的周期性不同，如木材在拉伸、弯曲、剪切和压缩等不同受??力形式下的黏弹性响应表现不同；力的周期性与否主要就体现为木材的静态和动态粘??弹性与否，以及在不同交变作用力下的不同黏弹性。??在对木材进行实际应用之前如：做家具和木结构建筑构件时，往往会先进行材种??的选择，受力分析及承载结构设计，以确保产品的可靠性，因此树种，应力水平和载??荷的加载形式等都会在预先进行设计验证，针对不同用法进行不同选择。但在后期使??用的过程中，木材受到交变应力和环境因素往往是多变、不好加以控制的，尤其是环??境中的温湿度对木材的黏弹性影响极大，也会对木材的长期安全使用造成巨大影响。??曾有学者表明，随
【参考文献】：
期刊论文
[1]第九届世界木材与木制品贸易大会在重庆成功召开[J]. 立青. 中国人造板. 2019(10)
[2]动态力学分析技术在木材科学研究领域的应用[J]. 吕建雄,彭辉,曹金珍,蒋佳荔,赵荣军,高玉磊. 林业工程学报. 2018(05)
[3]温度及含水率对落叶松和白桦动态黏弹性的定量分析[J]. 杨叶丽,蔡英春,付宗营,赵景尧. 东北林业大学学报. 2017(08)
[4]真空热处理落叶松木材动态粘弹性的研究[J]. 王喆,孙柏玲,刘君良,柴宇博. 木材加工机械. 2016(05)
[5]木材普通蠕变和机械吸湿蠕变研究概述[J]. 彭辉,蒋佳荔,詹天翼,吕建雄. 林业科学. 2016(04)
[6]木材动态黏弹性的研究现状与发展趋势[J]. 詹天翼,蒋佳荔,吕建雄. 南京林业大学学报(自然科学版). 2015(02)
[7]荷载、含水率及温度对桉树木材抗弯蠕变性能的影响[J]. 邓彪,罗迎社,李贤军,马远荣. 中南林业科技大学学报. 2013(05)
[8]红锥木材蠕变特性研究[J]. 刁海林,罗建举,蔡道雄. 西北林学院学报. 2013(02)
[9]杉木动态黏弹行为的时温等效性[J]. 蒋佳荔,吕建雄. 林业科学. 2012(02)
[10]速生杨木动态黏弹性与初始含水率的关系[J]. 周兆兵,那斌,罗婉珺,吴羽飞,韩书广. 南京林业大学学报(自然科学版). 2011(06)
博士论文
[1]常规干燥过程中白桦树盘干燥应力应变的研究[D]. 付宗营.东北林业大学 2017
[2]木材动态黏弹性的温度、时间与频率响应机理研究[D]. 蒋佳荔.中国林业科学研究院 2009
[3]热处理变形固定过程中杉木压缩木材的主成分变化及化学应力松弛[D]. 唐晓淑.北京林业大学 2004
[4]木材横纹压缩变形恢复率的变化规律与影响机制[D]. 赵钟声.东北林业大学 2003
硕士论文
[1]水分对再生木质纤维素材料和木材动态粘弹性的影响初探[D]. 王玉年.安徽农业大学 2016
[2]水分增塑桦木黏弹性研究[D]. 金方元.浙江农林大学 2015
[3]高温热处理木材动态粘弹性研究[D]. 唐荣强.浙江农林大学 2011
[4]不同温度条件下白桦和水曲柳木材横纹弯曲及应力松弛性能研究[D]. 冯上环.中国林业科学研究院 2010
[5]木结构建筑用木质工字梁静态弯曲性能的研究和设计[D]. 董春雷.西南林学院 2009
本文编号：3094271
【文章来源】：浙江农林大学浙江省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２黏弹性材料破坏时的蠕变曲线??Ｆｉｇ．２．２?Ｃｒｅｅｐ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ａｔ?ｆａｉｌｕｒｅ??
?桦木横纹拉伸黏弹性研宄???￡＼?ａ??０??—?ｒ??１?ｂ??〇?￣￣＾?—ｒ??图２．３木材应力松弛曲线??Ｆｉｇ．２．３?Ｓｔｒｅｓｓ?ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｗｏｏｄ??２．?２动态黏弹性??动态黏弹性［４６，７７］是木材黏弹性的重要内容。木材在实际的使用过程中往往会受??到交变载荷的作用，因而在周期性载荷下测得的动态结果会比静态结果更加接近实??际。黏弹性材料的应变和应力之间具有时间依赖性，因此在周期性做用力之下，应变??的响应相对于应力会有滞后。理想弹性体应变对应力的响应是瞬间的，应变和应力曲??线呈现出同等相位（重合）；理想黏性体应变对应力的响应落后９０°相位角；而黏弹性??材料应变对应力落后的相位角在０°－９０°之间。黏弹性材料在交变应力下的应变响应如??图２．４。因为存在应变对应力的滞后性，在每一周期变化过程中都会消耗能量（功损耗），??称之为力学损耗（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｌｏｓｓ）。动态黏弹性主要考察的就是在交变应力（或应变）作??用下的滞后现象和力学损耗，储能模量（本质是杨氏模量）、损耗模量（黏性模量）和损??耗因子（损耗角正切，为前两者的比值）是表征动态黏弹性的三个主要指标［５８］。动态力??学行为分析更加贴近实际，因此对实际生产应用更有指导意义，如将木材作为乐器面??板使用时，要让乐器演奏出来的曲调优美动听，就要求材料的损耗模量要越低。??１０??
?２木材黏弹性理论???１?，??????７．????图２．４黏弹性材料在交变应力下的应变响应??Ｆｉｇ．２．４?Ｓｔｒａｉｎ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?ｏｆ?ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｕｎｄｅｒ?ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ?ｓｔｒｅｓｓ??２．?３木材黏弹性影响因素??木材的黏弹性受很多因素影响，主要有：树种，应力水平，载荷形式以及外部环??境条件等。树种因素主要涉及到木材的密度、化学组分、解剖的微观及宏观构??造、树种不同部位不同纹理方向等相关方面，都是内在影响因素。不同树种对于黏弹??性的响应差异也有大有小，同一树种不同分部位，不同纹理及不同材性对黏弹性的响??应也各不相同。应力主要体现在作用力的大校若载荷很小，黏弹性的响应越不能明??显，即使以很大的时间跨度来考量，现象也微乎其微；反之，载荷越大，黏弹性响应??越明显，能够在短时间内观察到明显的现象，甚至是木材的直接破坏。载荷形式主要??体现在受力形式及作用力的周期性不同，如木材在拉伸、弯曲、剪切和压缩等不同受??力形式下的黏弹性响应表现不同；力的周期性与否主要就体现为木材的静态和动态粘??弹性与否，以及在不同交变作用力下的不同黏弹性。??在对木材进行实际应用之前如：做家具和木结构建筑构件时，往往会先进行材种??的选择，受力分析及承载结构设计，以确保产品的可靠性，因此树种，应力水平和载??荷的加载形式等都会在预先进行设计验证，针对不同用法进行不同选择。但在后期使??用的过程中，木材受到交变应力和环境因素往往是多变、不好加以控制的，尤其是环??境中的温湿度对木材的黏弹性影响极大，也会对木材的长期安全使用造成巨大影响。??曾有学者表明，随
【参考文献】：
期刊论文
[1]第九届世界木材与木制品贸易大会在重庆成功召开[J]. 立青. 中国人造板. 2019(10)
[2]动态力学分析技术在木材科学研究领域的应用[J]. 吕建雄,彭辉,曹金珍,蒋佳荔,赵荣军,高玉磊. 林业工程学报. 2018(05)
[3]温度及含水率对落叶松和白桦动态黏弹性的定量分析[J]. 杨叶丽,蔡英春,付宗营,赵景尧. 东北林业大学学报. 2017(08)
[4]真空热处理落叶松木材动态粘弹性的研究[J]. 王喆,孙柏玲,刘君良,柴宇博. 木材加工机械. 2016(05)
[5]木材普通蠕变和机械吸湿蠕变研究概述[J]. 彭辉,蒋佳荔,詹天翼,吕建雄. 林业科学. 2016(04)
[6]木材动态黏弹性的研究现状与发展趋势[J]. 詹天翼,蒋佳荔,吕建雄. 南京林业大学学报(自然科学版). 2015(02)
[7]荷载、含水率及温度对桉树木材抗弯蠕变性能的影响[J]. 邓彪,罗迎社,李贤军,马远荣. 中南林业科技大学学报. 2013(05)
[8]红锥木材蠕变特性研究[J]. 刁海林,罗建举,蔡道雄. 西北林学院学报. 2013(02)
[9]杉木动态黏弹行为的时温等效性[J]. 蒋佳荔,吕建雄. 林业科学. 2012(02)
[10]速生杨木动态黏弹性与初始含水率的关系[J]. 周兆兵,那斌,罗婉珺,吴羽飞,韩书广. 南京林业大学学报(自然科学版). 2011(06)
博士论文
[1]常规干燥过程中白桦树盘干燥应力应变的研究[D]. 付宗营.东北林业大学 2017
[2]木材动态黏弹性的温度、时间与频率响应机理研究[D]. 蒋佳荔.中国林业科学研究院 2009
[3]热处理变形固定过程中杉木压缩木材的主成分变化及化学应力松弛[D]. 唐晓淑.北京林业大学 2004
[4]木材横纹压缩变形恢复率的变化规律与影响机制[D]. 赵钟声.东北林业大学 2003
硕士论文
[1]水分对再生木质纤维素材料和木材动态粘弹性的影响初探[D]. 王玉年.安徽农业大学 2016
[2]水分增塑桦木黏弹性研究[D]. 金方元.浙江农林大学 2015
[3]高温热处理木材动态粘弹性研究[D]. 唐荣强.浙江农林大学 2011
[4]不同温度条件下白桦和水曲柳木材横纹弯曲及应力松弛性能研究[D]. 冯上环.中国林业科学研究院 2010
[5]木结构建筑用木质工字梁静态弯曲性能的研究和设计[D]. 董春雷.西南林学院 2009
本文编号：3094271
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qgylw/3094271.html
