水热处理条件下速生杨木纵向拉、压性质研究

论文摘要

本课题受到江苏省科技攻关项目“杨木改性后高强度与高定型的室外用结构材”的资助。采用苏北普遍种植的速生人工林木材中两种密度相差较大的I-69杨为研究对象,对木材进行了湿热预处理,研究不同湿热处理条件及冷却时间对杨木纵向拉、压性质的影响,找出杨木变形的最佳工艺,在此基础上研究了杨木弯曲的可行性和杨木压缩回弹,总结出不同水热处理条件下主要力学性质之间的关系,为杨木的使用提供一定的理论依据。采用工业上最容易实现的水热软化法来软化木材,考察改变工艺条件对杨木的纵向拉、压性质的影响。试验设计以水温、保温时间和冷却时间等作为试验中考虑的影响因子,探讨这些因子对杨木的纵向拉、压性质的影响,采用优化设计得出最优软化结果,利用回归方程找出杨木压缩性质与软化条件之间的关系,在此基础上,研究杨木的弯曲可行性和杨木压缩后的回弹情况。全文得出了如下一些结论:1、随着水温的升高,抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和静曲模量呈下降趋势,最大压缩应变、拉伸应变、弯曲挠度呈上升趋势,杨木塑性增强,但屈服应变减少甚微,说明,水煮对杨木的弹性应变影响较小。随着保温时间的延长,杨木的抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和静曲模量先减小而后趋于稳定,而试件的最大压缩应变、拉伸应变、弯曲挠度先增加后减小,屈服应变与气干材相比差别很小;当水温为100℃,保温时间为1h时,杨木的塑性最好,最易于变形。2、随着冷却时间的延长,强度稍有增加,当冷却到一定时间,强度不再增加,为一个恒定值。冷却时间对试件的塑性变形没有显著的影响,仅影响最大载荷下的应变。3、随着压缩率和保压时间的增加,木材压缩后的尺寸较稳定,回弹较小。卸载后,试件迅速回弹,回弹率达到76%,在卸载后的1min中内,回弹率迅速增加至80%,此后回弹率几乎不变。4、密度为0.525g/cm3杨木比密度为0.430g/cm3杨木的各种强度指标都要大,而应变相对较小。5、密度为0.525g/cm3杨木的弯曲性能h/r可达0.2,0.430g/cm3杨木的弯曲性能可达0.31,弯曲木定型回弹后的h/r在1/5～1/10之间,能够符合实际生产需要。6、杨木经热水软化再次回到气干状态时,各项力学指标与素材是相同的。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 综述
• 1.1 我国速生杨树的发展概况及其利用
• 1.2 本课题研究的目的与意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 木材纵向拉伸、压缩的国内外研究状况
• 1.3.2 木材弯曲的国内外研究状况
• 1.4 影响木材纵向拉伸、压性质的因素
• 1.4.1 密度的影响
• 1.4.2 温度的影响
• 1.4.3 水煮时间的影响
• 1.5 试验研究机理
• 1.5.1 木材的弹塑性
• 1.5.2 木材的软化
• 1.5.3 木材的纵向压缩
• 1.5.4 木材的纵向拉伸
• 1.5.5 木材的弯曲及干燥定型
• 1.5.6 木材的回弹性
• 1.6 本课题研究的内容与方法
• 2 杨木纵向压缩研究
• 2.1 试验材料与方案
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验方案
• 2.2 试验结果与数据分析
• 2.2.1 气干材性质的测定
• 2.2.2 水煮材性质的测试
• 2.3 小结
• 3 杨木纵向拉伸研究
• 3.1 试验材料与方案
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验方案
• 3.2 试验结果与数据分析
• 3.2.1 气干材性质的测定
• 3.2.2 水煮材性质的测试
• 3.3 小结
• 4 杨木弯曲研究
• 4.1 试验材料与方案
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验方案
• 4.2 试验结果及数据分析
• 4.2.1 杨木的弯曲性质测试
• 4.3 小结
• 4.4 杨木弯曲预测与验证
• 4.4.1 杨木弯曲预测
• 4.4.2 杨木弯曲验证
• 5 杨木力学性质的比较
• 5.1 处理材与素材的性质比较
• 5.2 各种处理条件下杨木主要力学强度的比较
• 6 杨木压缩回弹研究
• 6.1 试验材料与方案
• 6.2 试验结果与数据分析
• 6.2.1 压缩率对回弹的影响
• 6.2.2 保压时间对回弹的影响
• 6.2.3 回弹随时间的变化规律
• 6.3 小结
• 7 总结论
• 参考文献