微米木纤维形成MFB的理论与实验研究

论文题目: 微米木纤维形成MFB的理论与实验研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 战丽

导师: 马岩,任洪娥,木村志郎

关键词: 微米,细胞,木纤维,高强度

文献来源: 东北林业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文在总结国内外传统法木纤维加工的基础上提出了木纤维数学描述理论,进行了单个木纤维细胞的数学描述,总结了现在木纤维强度低的微观原因,完成了微米长薄片木纤维高强度人造板(MFB)的实验室研究,创立了该板种的形成方法学,所提出的MFB形成理论体系和加工方式,是利用木材微纳米技术在人造板加工业中开创出的一片新研究领域,提出了微米纤维细胞劈裂的条件。指出微米木纤维加工方法的优势、微米木纤维构成的方法、微米切削减小功耗的原因。制订微米切削方向的合理选择原则,找出微米长纤维形成的的关键问题,研究了制取微米长纤维的工艺。 本文提出了MFB的研究意义,形成MFB的微观理论基础和构成的基本思想,进行了MFB强度的理论预测,模拟了微米重组高强度纤维板纤维细胞剖分位置,对木纤维视频描述方法的理论基础进行了研究。对细胞尺寸进行了几何变换和投影变换,提出了MFB的开发意义及应用前景,提出了未来生产线的工艺流程,备料工段、干燥工段、喷胶工段、铺装工段、热压工段的工艺制订及设备选型的原则。 论文对MFB主要技术经济指标和预期市场前景及效益进行了分析,指出高强度人造板可以在结构材中发挥的作用,分析我国MFB工业化的前景和市场趋势,我国MFB的工业化发展方向以及MFB生产线的主要经济指标分析与市场预期。论文提出了MFB工业化实验工艺设计基本参数,核算了工业化实验的年产量,制定了工业化实验的工艺流程,对设备之间的平衡进行了计算。本文对微米木纤维及MFB进行了实验研究,制造了微米木纤维加工试验台,对试验台的构成与功能、进给机构、加工实验刀具设计进行了定性分析。对微米木纤维加工方向的确定进行了实验验证。对MFB实验室的实验工艺、试验目的、实验材料和试验设备的标定进行了讨论。对MFB的实验工艺路线和单因子实验参数以及重复实验的有关参数进行了讨论。给出了理想的试验热压曲线,分析了实验过程应该注意的问题,验证了机械法制微米级木纤维得率最高、污染最小和用水量最少的优点,从细胞劈裂水平上提出了新的形成微米木纤维的科学方法。 本文在建立木纤维细胞结构数学模型的基础上,进行了木材纤维细胞结构劈裂描述方法的研究,建立了微米木纤维细胞劈裂的最小切削厚度判定原则,MFB的实验研究获得了弹性模量达到5171MPa以上的高强度试件。 本文以国家自然科学基金项目“超高强度微米木纤维板细胞结构变异与形成机理”为课题来源,并得到了它的资助。

论文目录:

摘要

Abstract

1.绪论

1.1 引言

1.2 国内外传统法木纤维加工的综述

1.2.1 国内外纳米技术的研究现状

1.2.2 国内外木材微纳米加工技术的研究

1.2.3 传统木纤维加工方法

1.2.4 微纳米尺度下木材的应用

1.2.5 提高木纤维的质量是提高人造板强度的保障

1.2.6 微米级木材加工的应用前景

1.3 微米木纤维细胞检测理论与方法研究综述

1.3.1 微米木纤维细胞检测理论的前期研究

1.3.2 木纤维细胞视频检测的进展综述

1.3.3 木纤维细胞视频检测的基本原理

1.3.4 对木纤维应用视频检测的意义

1.4 国外微米木纤维细胞描述理论研究成果综述

1.4.1 国外微米木纤维理论研究成果

1.4.2 国外微米木纤维数学描述理论成果

1.4.3 国外微米木纤维实验方法研究成果

1.5 国内外木纤维细胞理论的研究结果与讨论

1.6 MFB工业化开发的目的和意义

1.6.1 MFB工业化开发的目的

1.6.2 MFB工业化开发的意义

2 微米木纤维数学模型建立与微观理论研究

2.1 木纤维数学描述理论

2.1.1 单个木纤维细胞形状的数学抽象

2.1.2 单个木纤维细胞的数学描述方程

2.1.3 木纤维单细胞在原木整体横断面结构中的数学描述

2.2 微米木纤维的形成工艺

2.2.1 木材和木纤维强度低的微观原因

2.2.2 形成高强度微米木纤维的理论依据

2.3 微米长纤维的理论构想

2.3.1 应用传统纤维加工方法存在的问题

2.3.2 实现微米纤维细胞劈裂的条件

2.3.3 微米木纤维加工方法的优势

2.4 微米木纤维构成方法及特点

2.4.1 微米切削减小功耗

2.4.2 微米切削剔除木材天然缺陷

2.4.3 微米切削方向的合理选择

2.5 制取微米长纤维的工艺简述

2.6 本章小结

3 微米木纤维图像的模拟再现和边缘识别理论及应用

3.1 微米木纤维视频识别回归模拟微米主截面的方法研究

3.1.1 Bezier曲线拟合

3.1.2 微米木纤维主截面Bezier曲线拟合的实现

3.2 MDF木纤维视频模拟再现

3.3 微米木纤维视频模拟再现软件及说明

3.3.1 微米木纤维视频采集模块

3.3.2 微米木纤维图像预处理模块

3.3.3 MFB试件视频图像

3.3.4 微米木纤维视频再现

3.4 纤维及细胞边缘识别方法研究

3.4.1 木纤维视频描述方法的理论基础

3.4.2 木纤维视频检描述计算机模拟三维重建的研究步骤

3.4.3 细胞尺寸的几何变换和投影变换

3.4.4 木纤维视频检测计算机模拟再现实现软件

3.4.5 纤维与细胞边缘检测理论意义和实现方法的前景

3.4.6 人造板材细胞视频参数的标定原则

3.4.7 细胞形状的NDT检测及检测点选取和视频处理技术发展前景

3.5 本章小结

4 微米木纤维形成MFB的理论基础

4.1 微米纤维板MFB构成的基本思想

4.2 MFB强度的理论预测

4.3 微米重组高强度纤维板细胞壁厚的确定理论

4.4 微米重组高强度纤维板纤维细胞剖分位置确定的定性分析

4.5 MFB的主要特点分析

4.6 MFB产品的优良性能

4.7 本章小结

5 微米木纤维及MFB的实验研究

5.1 微米木纤维加工技术综述

5.1.1 微米木纤维加工技术的发展趋势

5.1.2 传统木纤维加工设备存在的问题

5.2 微米木纤维加工实验台的结构要点

5.2.1 微米木纤维加工实验台的特点

5.2.2 微米木纤维加工实验台的构成与功能

5.3 微米木纤维加工实验台的电气设计原则

5.4 微米木纤维加工实验刀具设计

5.4.1 微米木纤维细胞剖分位置确定的定性分析

5.4.2 微米木纤维加工方向的确定

5.4.3 微米木纤维加工的实验验证

5.5 微米木纤维加工实验台进给机构

5.6 微米木纤维加工实验夹具设计

5.7 MFB的实验方法

5.7.1 MFB的实验工艺路线

5.7.2 单因子实验参数

5.8 MFB工艺试验的准备

5.9 实验过程与设备调试

5.10 MFB工业化实验工艺规划

5.10.1 MFB工业化实验的主要设计指标

5.10.2 MFB工业化实验工艺过程

5.10.3 原料年耗量的计算

5.10.4 已知各工序原辅材料、半成品含水率(或浓度)

5.10.5 刨片机的参数计算

5.10.6 螺旋式干燥机的参数计算

5.10.7 纵横裁边锯的参数计算

5.11 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

攻读学位期间的科研成果

致谢

发布时间: 2005-10-21

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