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木材损伤断裂过程的声发射特性与Felicity效应 总被引：5，自引：0，他引：5
以2种针叶材、2种阔叶材为试材,研究无缺陷试件和含横纹裂纹试件在弯曲破坏过程中材料内部微结构演化的声发射特性,并利用声发射特征参数对几种损伤类型进行辨识.结果表明:1)无缺陷试件在加载初期声发射事件发展较为缓慢,且出现的主要是一些低振幅的AE信号,而大量高振幅AE信号出现在峰值载荷附近及韧性断裂阶段;2)利用声发射监测含裂纹试件在三点弯曲载荷下的损伤并断裂全过程,可以明显地识别裂纹尖端启裂和扩展的不同阶段;3)声发射信号的特征与损伤模式有关,胞壁断裂对应的AE特征为高幅值、高能量及长持续时间,而胞壁界面损伤与层裂损伤和细胞屈服与压溃损伤对应的AE特征为低幅度、低能量及短持续时间;4)木试件在低载荷水平下呈现Kaiser效应,而在高载荷水平下呈现Felicity效应,应用Felicity比能够较好地反映木结构的损伤程度. 相似文献
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竹材横向断裂的物理模型与能量吸收机制:纤维束的断裂与抽拔 总被引：1，自引：0，他引：1
采用细观力学方法,研究竹材在横弯断裂过程中竹纤维束断裂与抽拔这2种损伤模式的能量吸收机制,并实际计算基本组织开裂、界面分层、竹纤维束断裂、竹纤维束抽拔4种损伤模式对竹材横弯断裂的增韧贡献。结果表明:1)不同组织结构在损伤演化过程中会因不同的能耗而具有不同的增韧贡献,在这4种导致竹材优良强韧性能的主要结构因素中,单位面积上纤维束拔出功对断裂功的贡献最大,其次是纤维束断裂;2)通过对试件的断裂总耗能试验值与按照4种损伤模型计算的耗能理论值进行比较,二者结果很接近,表明本文对竹材不同组织结构在横弯失效中的力学功能所建立的物理模型基本正确。 相似文献
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《山东林业科技》2019,(5)
木材细观损伤不仅是木材受外力而产生的宏观破坏,还包括由于载荷所引起的微观裂纹的萌生与扩展。通过汽蒸-模压弯曲杨木,运用对比分析的方法研究其物理力学性能与弯曲性能。结果表明:110°C蒸汽处理杨木的绝干密度和气干密度均有所增加,但最大载荷、抗弯强度、弹性模量却明显下降;而最大变形量增加到杨木素材最大变形量的196.85%,说明汽蒸处理杨木的弯曲性能很好。显微镜观察其微观构造发现,蒸汽处理木材中所有的导管分子均没有发生开裂和损伤,但均有不同程度的变形;导管壁上纹孔变形变扁和变平拉长,也有少数纹孔保持原型;导管射线间纹孔基本保持原状;无论在弯曲木的受拉侧还是受压侧,木纤维细胞壁中均受挤压、剪切出现细胞分离和细胞之间撕裂或隆起的现象,并向纹孔口方向和木纤维主轴方向扩展、延伸、开裂;木射线形状完好,没有受到破坏,说明木材弯曲对木射线影响不大。 相似文献
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木材干缩湿胀是影响木材加工利用的关键特性，与木制品尺寸和形状的稳定性密切相关。木材宏观到微观层次分明的多尺度分级结构导致木材干缩湿胀行为的复杂性。将木材干缩湿胀研究从宏观尺度引向介观和微观尺度，建立三者之间的有机联系，有助于阐明木材干缩湿胀行为的发生机制和演变机理，对深入认识木材性质，合理、高效利用木材具有重要理论价值和实践意义。本研究综述木材宏观尺度（无疵试样）、介观尺度（生长轮）和微观尺度（木材细胞）3种层级单元的干缩湿胀行为及其滞后现象，分析木材不同尺度结构的干缩湿胀行为发生和演变规律，介绍基于多尺度结构的木材干缩湿胀测试方法和技术手段。同时，对今后开展木材多尺度结构干缩湿胀行为研究提出建议：1）在介观和微观尺度上系统开展针叶材和阔叶材基于生长轮和木材细胞的干缩湿胀行为研究，建立木材多尺度结构与干缩湿胀行为之间的构效关系；2）揭示基于各向异性、非均质性和细胞类型多样性引发的干缩湿胀行为差异化响应规律及其互作机制；3）阐明木材干缩湿胀行为的时间滞后和湿胀滞后现象；4）引入相关理论模型，如有限元法的应用，构建木材多尺度结构的自由缩胀可视化有限元模型。 相似文献
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木材科学与技术研究新进展 总被引：1，自引：0，他引：1
吴义强 《中南林业科技大学学报(自然科学版)》2021,(1):1-28
木材作为世界四大基础材料中(钢铁、水泥、塑料、木材)唯一的可再生资源,广泛应用于家具、建筑、能源、新材料等领域,与人们的生活息息相关,已成为国民经济重要支柱产业.从木材微观分子生物学到宏观木结构,再到新型木质纳米材料进行全面阐释,对于木材科学与技术领域的基础理论研究和重大核心技术突破具有重要指导意义.木材科学与技术已发... 相似文献
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木材考古学研究是推动木质文物自然和历史信息挖掘、保护和修复的重要基础。近年来,随着古DNA捕获和测序技术的快速发展,从木质遗存中可获取古DNA信息,在木材解剖学基础上,创新开展以古DNA为核心的木材分子考古研究已成为木材考古学的前沿热点。本文首先对木材分子考古研究进行概述,从古DNA的保存和降解、获取以及数据处理和序列分析3方面归纳木材古DNA的研究进展,并指出古DNA因高度降解、含量极低和化学损伤特征导致其难于提取和信息解译的难题。然后总结木材分子考古在解读先民认知与利用森林资源方式、复原历史时期地域性森林植被类型和物种多样性以及重建古代树木应对气候和生境变化的微进化反应等方面的主要应用。最后提出该研究领域未来应优先开展的工作：1）建立考古木材标本库及其DNA信息数据库;2）研究不同时空维度下木材古DNA损伤及变化规律;3）构建稳定高效的木材古DNA提取及序列信息解译技术体系。通过进一步加强木材分子考古等多学科交叉研究,推动新理论、新方法、新技术在木材学和考古学领域的应用,为木质文物的用材树种识别、保护利用以及重建历史时期森林植被、环境气候与人类活动的耦合关系提供重要科学依据。 相似文献
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对浙江产湿地松15个家系的基本材性进行了测定与分析。结果表明：家系间管胞长度、管胞宽度、气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度差异极显著,管胞壁厚差异显著,胞壁率、冲击韧性差异未达显著水平。家系内管胞长度、管胞宽度、管胞壁厚差异均显著且高于家系间的差异,但气干密度、顺纹抗压强度、胞壁率和冲击韧差异不显著,表明在家系水平上进行木材气干密度、力学强度和管胞形态的家系选择可取得良好的效果。15个家系木材管胞长度、管胞宽度、管胞壁厚和胞壁率的广义遗传力分别为0．5466、0．3910、0．7173、0．1598,说明湿地松家系木材管胞性状(胞壁率除外)受中度或中下度遗传控制,通过一定强度的选择能获得较高的遗传增益。综合评定结果表明,04-28、06-17、06-20、08-7和08-9,5个家系为适用于培育纸浆材的优良家系,04-25、04-28、06-17、06-20和08-16,5个家系为适用于培育建筑材的优良家系。 相似文献
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将针叶材的超微结构破坏分为细胞壁间分离和细胞壁断裂两种形式。在制备其超细木粉过程中,涉及到针叶材细胞的破壁力计算时,提出以细胞壁中存在大量的原生细观缺陷作为已存在的裂纹,将单一细胞壁看作是带有裂纹体受拉应力的平板,利用弹塑性断裂力学中J积分与积分路径无关这一常数的性质,避开裂纹尖端的弹塑性区域进行理论计算,应用J积分与应力强度因子在平面应力下的关系,计算出针叶材细胞壁断裂韧性的大小,并将不同针叶树种的木材细胞断裂韧性数值与其相应的细胞壁抗拉强度实验结果相比较,得出以此理论计算木材细胞断裂韧性值较为合理,表明利用J积分计算木材细胞壁断裂韧性这一方法是可行的。 相似文献
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湿地松与马尾松人工林木材物理力学性质的比较研究 总被引：2，自引：0，他引：2
庄奇 《中南林业调查规划》2004,23(2):58-59
通过对湿地松和马尾松人工林木材物理力学性质的测定和比较分析,结果表明:湿地松人工林木材密度、干缩系数和除冲击韧性以外的力学强度均稍大于马尾松人工林木材,而冲击韧性则恰恰相反.经差异显著性t检验表明:湿地松和马尾松木材物理力学性质指标中顺纹抗压强度、抗弯强度、弦面顺纹抗剪强度和冲击韧性差异极显著,气干密度、基本密度、径面顺纹抗剪强度和端面硬度差异显著,除此之外的其余指标差异不显著. 相似文献
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不同湿地松种源木材材性遗传变异的研究 总被引：4，自引：1，他引：4
本文对浙江省长乐林场的湿地松 (Pinuselliottii) 18个种源的木材性质进行测定与分析。结果表明 ,种源间木材气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度差异极显著 ;管胞长度与宽度、冲击韧性差异显著 ,而管胞壁厚及胞壁率差异不显著 ;种源内木材气干密度、力学强度及胞壁率差异不显著 ,管胞长、宽和壁厚的差异均显著且高于种源间的差异。实验结果表明在种源水平上 ,进行木材气干密度、力学强度和管胞形态的种源选择 ,可取得良好的效果 ;种源内个体管胞形态 (管胞长、宽和壁厚 )变异大于种源间的差异 ,表明湿地松种源材质改良如在种源选择基础上进行个体改良会取得更好的增益。 18个种源木材管胞长度及宽度、管胞壁厚、胞壁率的广义遗传力分别为 :0 36 15、0 5 993、0 74 73、0 16 98;木材气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度与冲击韧性的广义遗传力分别为 :0 4 14 2、0 2 6 4 6、0 10 82、0 2 977和 0 12 4 6 ;种源树高及胸径的广义遗传力为 :0 4 0 5 7和 0 4 74 7;说明湿地松种源木材管胞性状、木材气干密度及树木生长性状 (胞壁率除外 )受中度或弱度遗传控制 ,通过一定强度的选择 ,能获得较高的遗传增益。本研究还从树木生长性状与管胞形态、力学强度方面对 18个种源进 相似文献
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福建柯木类中的米槠、苦槠、红锥、高山锥和格氏栲的细胞构造具有共同特点。五种木材随着密度的增加导管细胞壁平均厚度变化不大,导管平均长度呈递增趋势。早晚材管孔的大小差异大,早晚材急变,导管的长度与孔径比值大;管孔的排列呈火焰状离散型,木射线宽窄不一,多数呈宽或较宽。导管的弦向直径与水分流密度呈正相关,导管长度越长,则水分传输性能越差,即径向干缩变化远小于弦向造成导管的收缩和扭曲,从而带来导管破裂,最终导致木材干燥缺陷。在木材干燥中这些特征造成木材内部温度梯度(t)/(x)或含水率梯度(w)/(x)显著增大时,对木材干燥速率有影响的水分流密度I_1值发生相应变化,只是变化值远小于木材表面向介质传递的水蒸汽量I_2,即I_1I_2。此现象更容易形成内外水分梯度差异,从而产生内应力,导致木材开裂翘曲和皱缩。此外,由于米槠等其早晚材导管的大小差异大,以及拥有宽窄不同的木射线,造成水份传导不均匀也影响木材干燥质量。 相似文献
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采用杉木和泡桐为试材,对经过KY-FW阻燃剂处理的木材与未经处理的木材进行对比研究,分析KY-FW阻燃剂对木材力学性能的影响.结果表明,木材经KY-FW阻燃剂处理后,除冲击韧性降低外,其它主要力学性能指标(如抗弯强度、顺纹抗压强度及硬度)都有所提高.KY-FW阻燃木材的力学性能达到了一级水基型阻燃剂标准规定的相应指标. 相似文献
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ZHAO Rongjun FEI Benhua JIANG Zehui Research Institute of Wood Industry Chinese Academy of Forestry Beijing P.R.China 《中国林业科技(英文版)》2007,6(3):33-39
In order to better understand the reasons why eucalypt veneer checks easily and severely, wood samples of three eucalypt species were selected, and their anatomical and physical properties were examined according to conventional methods and the national standards. The effects of variances in cell wall thickness of wood fibre and vessel, and diameter of the cell lumen as well as the tissue ratio on the quality of plywood veneer were analysed. The results show that： 1） There is a great difference in fibre cell wall thickness and diameter of the cell lumen between early wood and late wood of Eucalyptus delegatensis. 2） E. obliqua has a high wood fibre tissue ratio and the thickest fibre cell wall, but the difference inthe fibre cell wall thickness between early wood and late wood is the smallest. 3） The wood fibre tissue ratio of E. regnans is smaller than that of E. obliqua, and its wood fibre cell wall isthe thinnest and there is only a very small difference in fibre cell wall thickness between early wood and late wood. The difference inthe diameter of wood fibre cell lumen among early wood, transition area and late wood is also small： 4） E. delegatensis has the highest tangential shrinkage rate and radial-tangential shrinkage rate, andE. obliqua has the lowest. It is the variability of wood anatomical properties of these species that cause the difference in the veneer shrinkagei and then affects plywood veneer quality. 相似文献
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不同立地条件香椿人工林木材材质的比较 总被引：5，自引：1，他引：5
通过对不同立地条件下香椿人工林木材物理力学性质的测定和比较分析表明:香椿人工林木材密度和干缩性随着立地级的提高而减小;木材顺纹抗压强度、抗弯强度和硬度:Ⅰ级地<Ⅱ级地<Ⅲ级地,抗弯弹性模量、抗劈力、冲击韧性:Ⅱ级地>Ⅰ级地>Ⅲ级地,顺纹抗剪强度:Ⅱ级地>Ⅲ级地>Ⅰ级地。差异显著性t检验表明:香椿人工林木材密度Ⅰ级地、Ⅱ级地、Ⅲ级地间差异不显著。香椿人工林木材干缩性和力学性质指标Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级地3者间有的指标差异极显著,有的指标差异显著,大部分指标差异不显著。 相似文献
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JinzhenCao DonatienP.Kamdem 《中国林学(英文版)》2003,5(2):41-46
A gcometrical definition, fractal dimension, was introduced in this study to evaluate copper adsorption in wood treated with copper-containing preservatives. It is based on the assumption that some copper would compete the hydroxyl groups in wood cell wall with water molecules, and therefore influence the fractal dimension of internal wood surfaces revealed by the moisture adsorption in wood. Southern yellow pine (Pinus spp.) specimens were treated with different concentrations of copper ethanolamine (Cu-EA) solution to obtain different copper retention levels. Then the adsorption isotherms of untreated and Cu-EA treated specimens were determined at 4, 15, 30, and 40℃ to provide the source data for fractal dimension calculation. The results showed that, at all temperatures, the fractal dimension of the internal wood surfaces had a decreasing trend with increasing copper retention. That is, the internal spaces in wood become “thinner“ due to the copper adsorption on some hydroxyl groups in wood cell wall. The correlation between the fractal dimension and adsorbed copper ions makes it possible to evaluate the copper adsorption in wood cell wall. 相似文献