荷载、含水率及温度作用下桉树木材蠕变特性研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zoogar002
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桉树作为世界上面积最大的速生造林树种,其质地均匀、强度高、花纹美观,具有大规模生产高附加值实木制品和木质复合材料的巨大潜力。但是由于速生人工林桉树木材渗透性差,生长应力大等原因使得木材干燥速度缓慢、皱缩、开裂和变形严重,导致其实木高附加值一直没有得到合理的利用。因此对桉树木材流变特性进行研究,揭示其生长残余应力的松弛机理,为木材科技工作者研究桉树木材内部的因生长残余应力提供造成的蠕变变形提供基础数据,从而实现桉树木材的实木高附加值,具有深远的理论意义和巨大的经济效益及应用价值。本文以成熟林场的桉树材为研究对象,系统测试了桉树木材在不同荷载、含水率、以及不同温度条件下的抗弯蠕变曲线,根据Burger流变模型对实验数据进行拟合,进而根据流变学理论,由蠕变曲线导出松弛曲线,其主要工作及其结论如下:(1)在温度和含水率保持恒定的情况下,不同荷载下桉树木材的蠕变曲线遵循相似的规律,其蠕变量随着外加荷载的增加而增加。(2)在温度和外加荷载保持恒定的情况下,桉树木材的蠕变量随着含水率的增长而增加;纤维饱和点(30%MC)内的蠕变规律基本相似,而高含水率下容易发生蠕变断裂。(3)温度对桉树木材蠕变的影响非常显著,在外加荷载和含水率保持恒定的情况下,桉树木材的蠕变量随温度升高大幅增加。(4)利用Origin软件根据Burger流变模型对实验曲线进行拟合,求出模型中各参数的具体参数值后发现:拟合曲线与实验曲线的决定系数(R2)均在0.98以上,实测数据与模型预测数据的误差不超过1%,这说明Burger流变模型可以很好的模拟桉树木材的短期蠕变。(5)在Burger流变模型的基础上引入参数λ可以很好的解决预测曲线过于线性的问题。(6)讨论了蠕变实验与松弛实验的等价关系,为人们因地制宜而开展不同的实验提供一条可供选择的参考途径。根据这个等价原理,由桉树木材的蠕变试验曲线导出其应力松弛曲线。上述结果为桉树木材生长残余应力引起的流变性能研究提供基础数据,也为木材设计中避免由于蠕变变形过大导致构件失效等问题提供了理论和实验依据。
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