柱面加压法对木材表面密实的机理研究

发布时间：2021-11-22 21:35

　　木材表面密实化是提高木材表面密度和硬度的有效方法,以往研究中大多采用平压法,木材表面密度提高的同时中心层也得到了密实,损耗了材积,因此有必要探索一种低材积损耗的木材表面密实方法。采用柱面加压法对木材进行表面密实,以半无限平面的线载荷理论为基础,利用有限元分析软件对柱面加压法木材表面密实进行模拟,优选出了柱面加载头的半径大小,并进行实验验证,探求加载头半径对木材表面密实效果的影响。半无限平面的线载荷理论分析表明,柱面法加压时,应力分布由表层向下逐渐衰减,与平压法中力的等值传递相比更适合木材的表面密实,且圆柱体半径越小,表面密实效果越好;有限元模拟结果更直观地表明了柱面加压时的应力分布情况,密实层均集中于表层,且加载头半径越小,密实层越集中于表层且越密实,压缩量越大,表面密实层厚度越大且越密实,根据模拟结果优选加载头半径的大小为10mm及以下;实验验证的结果与理论分析及有限元模拟结果一致,当采用半径5 mm加载头压缩3 mm时,表面密实层最大密度达到783 kg·m^-3,比未密实前提高了82.6%,表面硬度和耐磨性也显著提高,但材积损耗仅为12%,较平压法大大减少了材... 

【文章来源】：安徽农业大学学报. 2020,47(03)CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

圆柱体与半无限平面的接触模型

分别绘制的关系曲线图，如下：由图2可以看出，对于σx和σz，随着z的增大，σx和σz逐渐减小；对于τxz，在较小的范围内波动，并随着z的增大逐渐趋于零，因此，此物体受力状态下的应力也带有局部性质，与平压法中力的等值传递相比，更适合木材的表面密实。

同一压缩量不同半径加载头压缩时的表层塑性变形区域如图3所示。红色区域部分为超过屈服强度区域，即发生塑性变形区域，由图3可以看出，同一压缩量，加载头半径越小，试件表层发生塑性变形的区域也越小，即表面密实层厚度越小，但区域内应力的均值更大，说明表面密实程度越好，例如同样压缩5 mm，加载头半径为10 mm时，试件表层约7 mm发生了塑性变形，应力变化范围为5.259～4.510 MPa，而加载头半径为20 mm时，试件表层约11 mm发生了塑性变形，应力变化范围5.137～4.510 MPa。图4 加载头半径10 mm时不同压缩量压缩后表层塑性变形区域

【参考文献】：
期刊论文
[1]软质木材的表面密实化[J]. 贺宏奎,常建民.  木材工业. 2007(02)

硕士论文
[1]毛白杨木材层状压缩位置和厚度可控性及其变形固定[D]. 夏捷.中国林业科学研究院 2014
[2]硅溶胶/VAE改性速生杨木的研究[D]. 王薇.中南林业科技大学 2014



本文编号：3512487