不同溫度條件下白樺和水曲柳木材橫紋彎曲及應(yīng)力松弛性能研究.pdf

1、本研究選取散孔材白樺（Betula platyphylla Suk.）和環(huán)孔材水曲柳（Fraxinus mandshuricaRupr.）兩種木材為試驗材料，在20℃-180℃溫度范圍內(nèi)對木材彎曲和應(yīng)力松弛性能進(jìn)行研究，并分析應(yīng)力松弛對彎曲形變固定的影響。不僅能豐富木材力學(xué)理論知識，還能為實木彎曲工藝提供數(shù)據(jù)支持和理論指導(dǎo)。
　　試驗內(nèi)容包括：○1溫度對木材彎曲性能的影響，通過研究彈性模量、比例極限應(yīng)力、破壞應(yīng)力、比例極限應(yīng)變、破

2、壞應(yīng)變以及韌性系數(shù)隨溫度的變化關(guān)系，探討溫度對彎曲力學(xué)性能的影響。根據(jù)控溫介質(zhì)的不同，試驗分別在兩種不同的狀態(tài)下進(jìn)行：20℃-100℃恒定溫度水飽和狀態(tài)和80℃-180℃恒定溫度乙二醇飽和狀態(tài)?！?溫度對木材應(yīng)力松弛及形變固定的影響，通過研究不同溫度條件下殘余應(yīng)力及應(yīng)力松弛率隨時間的變化關(guān)系，揭示20℃-80℃恒定溫度及勻速升溫條件、80℃-180℃的恒溫及勻速升溫條件下的木材彎曲應(yīng)力松弛性能。同時，通過測量松弛結(jié)束后的彎曲形變，考察松

3、弛過程對木材彎曲形變固定的影響。
　　通過上述研究，本論文得出以下主要結(jié)論：
　　1、弦向加載時的氣干材各彎曲力學(xué)指標(biāo)變異系數(shù)都比徑向加載時小,相同加載方向條件下的白樺氣干材各力學(xué)指標(biāo)值分別大于水曲柳氣干材。水飽和狀態(tài)下的彈性模量、比例極限應(yīng)力和破壞應(yīng)力都比氣干時的小，但水飽和狀態(tài)下的破壞應(yīng)變和韌性系數(shù)反而遠(yuǎn)大于氣干狀態(tài)時，氣干和水飽和狀態(tài)下的比例極限應(yīng)變幾乎無差異，說明水分能增大木材的塑性變形。
　　2、不同溫度條件

4、下的彎曲力學(xué)性能：○1在20℃-100℃溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，水飽和狀態(tài)下彈性模量、比例極限應(yīng)力、破壞應(yīng)力都減小，比例極限應(yīng)變幾乎不變，破壞應(yīng)變和韌性系數(shù)都增大，說明在水飽和狀態(tài)下，升高溫度能增大木材的塑性變形?！?在80℃-180℃的溫度范圍內(nèi)的乙二醇飽和狀態(tài)下，白樺和水曲柳木材的彎曲比例極限應(yīng)力、破壞應(yīng)力、比例極限應(yīng)變、破壞應(yīng)變以及彈性模量都隨溫度升高而減小。其中白樺木材的比例極限應(yīng)力、破壞應(yīng)力和彈性模量均比水曲柳的大，而比例極

5、限應(yīng)變和破壞應(yīng)變則比水曲柳小。在80℃-180℃溫度范圍內(nèi)，白樺木材的韌性系數(shù)隨溫度升高而連續(xù)減小，而水曲柳木材的韌性系數(shù)幾乎不變。
　　3、彎曲應(yīng)力松弛性能：○1在20℃-80℃恒定溫度的水飽和狀態(tài)下，應(yīng)變水平對白樺和水曲柳木材應(yīng)力松弛的影響比溫度更明顯。升溫條件能明顯加劇飽水材應(yīng)力松弛，升溫幅度越大，殘余應(yīng)力越小，松弛率越大?！?在80℃-180℃的恒定溫度范圍內(nèi)，處于乙二醇飽和狀態(tài)的木材彎曲殘余應(yīng)力隨溫度升高呈減小趨勢。但應(yīng)

6、力松弛松弛率與具體溫度有關(guān)，當(dāng)溫度在80℃-120℃時，應(yīng)力松弛率幾乎保持不變；但在120℃-180℃溫度范圍內(nèi)，溫度越高，應(yīng)力松弛率越大。○3在溫度從80℃-170℃升至180℃的條件下，當(dāng)處于乙二醇飽和狀態(tài)的白樺木材初始溫度在80℃-120℃溫度范圍時，應(yīng)力松弛試樣均發(fā)生破壞，但初始溫度在130℃-170℃溫度范圍時試樣不發(fā)生破壞。對于處于乙二醇飽和狀態(tài)的水曲柳木材，初始溫度在80℃-140℃時試樣發(fā)生破壞，而初始溫度在150℃-1

7、70℃時不破壞。無論試樣破壞與否，不同升溫條件下應(yīng)力松弛結(jié)束時的殘余應(yīng)力都極小，應(yīng)力松弛率都極大，且彼此間大小差別不大。
　　4、彎曲形變固定量：○1對于松弛發(fā)生在20℃-80℃溫度范圍內(nèi)的飽水材，應(yīng)力松弛結(jié)束24hr后其相對彎曲形變量便趨于穩(wěn)定。溫度越高，穩(wěn)定后的相對形變量越大；對于在升溫條件下發(fā)生應(yīng)力松弛的飽水材，其最終相對形變量比相應(yīng)初始恒定溫度條件下大，且升溫幅度越大，最終相對形變量也越大?！?對于乙二醇飽和狀態(tài)的木材，當(dāng)