论文部分内容阅读
近年来,在我国经济快速发展的同时,低碳环保的概念逐渐深入人心,国内对现代木结构的需求与日俱增。然而目前,我国建造木结构的原材料大多还依赖国外进口的工程材。为使木结构在我国有更广阔的发展空间,需对由国内速生树种制造的胶合木进行力学性能研究。本文选取东北落叶松锯材为原材料,以间苯二酚树脂作为胶粘剂,采用先进胶合工艺制成落叶松胶合木柱,研究其在顺纹方向的偏心受压性能,具体研究成果如下:1)本文首先介绍了胶合木的加工原理和制造工艺,并介绍了落叶松胶合木短柱的顺纹抗压材性试验和落叶松胶合木梁的抗弯材性试验,从材性试验中获取了落叶松胶合木的基本力学性能参数,包括顺纹抗压弹性模量为14.48Gpa、顺纹抗压强度为43.03Mpa、抗弯弹性模量为15.66Gpa、抗弯强度为71.99Mpa,为偏心受压胶合木柱性能分析奠定基础。2)本文以长细比为控制因素,设计了8组共24根相同截面尺寸,不同高度的落叶松胶合木柱试件。研究在不同长细比的情况下,落叶松胶合木柱各个控制侧点的荷载-应变关系、荷载-挠度关系,从而确定不同长细比对试件偏心受压性能的影响。试验表明:由于初始偏心的存在,随着荷载的不断增加,试件的侧向挠度也不断增加,从而附加弯矩加速增长。在弯矩和轴力的共同作用下,试件受压侧纤维首先被压屈,屈服褶皱逐渐向受拉区延伸,最后试件伴随着破坏声失去承载能力。试件偏心受压承载力随着试件长细比的增大逐渐减小,对应的跨中挠度逐渐增大。3)以假设的挠曲线方程为切入点,引入平截面假定(试验已获得)、试件最危险截面应力呈弹塑性分布、最危险截面为跨中截面等几条假定,推导了胶合木构件的跨中近似挠度计算公式,后代入相关数据进行计算,并与试验测得的试件跨中挠度值进行对比;参考我国GB50005-2003《木结构设计规范》(2005版)中用于设计压弯构件的公式,将材性试验数据代入公式中,利用MATLAB软件进行计算,将理论承载力与试验承载力进行对比,理论计算结果与试验结果吻合良好。4)本文根据胶合木的材料特性,参考复合材料力学,引入正交各向异性和横观各项同性的本构模型。利用有限元软件ABAQUS,选用横观各项同性的弹性本构模型对模型进行弹性阶段的模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。