單板層積材彎曲蠕變特性及破壞機理的研究.pdf

1、木材以及木質復合材料的流變學特性決定了在長期載荷作用下材料的應變將隨時間而增加，對這種蠕變特性的研究是木材復合材料科學的前沿課題。近年來，木材尤其是結構材的供需矛盾日益突出，木質人造結構材的開發(fā)利用因此受到了國內外的普遍重視。單板層積材(LVL)以其優(yōu)良的物理力學性能成為大徑級木質結構材的替代品，被廣泛用于大型圓拱建筑的桁架和木質結構的梁柱、混凝土模板等。LVL梁柱結構在長期受載時，由蠕變引起的附加變形效應會影響結構的穩(wěn)定性和耐久性，甚

2、至會引起結構的突然倒塌。研究LVL的蠕變性能，掌握其蠕變變形的規(guī)律，為工程結構設計提供理論依據(jù)，并可以通過預先加入的結構預調裝置等措施，防止結構蠕變變形產生的破壞，對LVL在建筑結構領域中的應用有重要的意義。 用實驗的方法，研究了樺木和椴木兩種不同樹種LVL的基本物理力學性能和破壞形式，試驗結果表明：兩種樹種的LVL均具有良好的物理力學性能，樺木LVL各項力學性能指標均優(yōu)于椴木LVL；LVL彎曲破壞作為結構破壞的主要形式為斷裂破

3、壞、開裂破壞和混合破壞；而剪切造成的結構破壞，以單側開裂破壞為主要形式。 在基本假設的基礎上，用粘彈性理論對LVL的流變學特性進行了分析，并在此基礎上建立了樺木和椴木LVL不同應力水平下彎曲蠕變的Burgers模型。對樺木和椴木LVL進行30～45天的中短期蠕變試驗，試驗采用彎曲蠕變的形式，應力水平分別取其極限強度的40％、50％和60％，蠕變試驗結果表明在試驗時間范圍內，該模型可以精確的描述LVL的短期蠕變變形。 為了

4、建立LVL長期承載下的蠕變模型，對Burgers模型進行改良，改良后的Burgers模型，粘性變形部分以指數(shù)形式表達，提高了模型的擬合精度，并可以用來預測長期載荷下的蠕變變形。 在改良的Burgers模型中加入Regel元素，構成Burgers-Regel模型，可以模擬蠕變變形的所有階段，直至蠕變破壞。引入突變理論中的尖點突變對蠕變破壞機理進行了分析，分析指出，蠕變破壞的發(fā)生是由漸變到突變的過程。勢函數(shù)中的控制變量決定了LVL的