木材和竹材的斷裂與損傷.pdf

1、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文木材和竹材的斷裂與損傷姓名：邵卓平申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：木材科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師：吳澤民200906013、提出木材細(xì)觀損傷基本構(gòu)元的概念，并對木材的損傷基元作了初步界定。在此基礎(chǔ)上，首次應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)對木材構(gòu)件在承載過程中不同類型損傷、斷裂的萌生與發(fā)展作了辨識。試驗表明木材在載荷作用下，材料內(nèi)部損傷和斷裂的不同機制可引起不同程度的能量釋放，從而產(chǎn)生豐富的AE信號。無缺陷試件在加載初期聲發(fā)射事件發(fā)展較為緩慢，且出

2、現(xiàn)的主要是一些低振幅的AE信號，而大量高振幅AE信號出現(xiàn)在峰值載荷附近及斷裂階段。利用聲發(fā)射監(jiān)測含裂紋試件在彎曲載荷下的損傷并斷裂全過程，可以明顯地識別裂紋尖端啟裂和擴展的不同階段。聲發(fā)射信號的特征與木材損傷模式有關(guān)，胞壁斷裂對應(yīng)的AE特征為高幅值、高能量及長持續(xù)時間，而胞壁界面損傷與層裂損傷和細(xì)胞屈服與壓潰損傷對應(yīng)的AE特征為低幅度、低能量及短持續(xù)時間。木材在重復(fù)載荷作用下，在低水平載荷下呈現(xiàn)Kaiser效應(yīng)、在高水平載荷下呈現(xiàn)Fel

3、ieiy效應(yīng)，應(yīng)用聲發(fā)射的Felicity比能夠較好地反映出木結(jié)構(gòu)的損傷程度。4、分析、闡述了竹結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征，并通過對竹壁節(jié)間材建立的簡化并聯(lián)模型，應(yīng)用復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)的混合定律測試分析了竹材的纖維束和基本組織的強、剛度。又通過剝離后的纖維束測試了其強度，并應(yīng)用剪滯理論測試了該纖維束的彈性模量。5、研究了毛竹材的I型(張開型)和II型(面內(nèi)剪切型)層間斷裂行為。由于竹材在宏觀力學(xué)行為上可視之為單軸向的長纖維增強復(fù)合材料，并在強度和剛度

4、方面展示了強烈的各向異性性質(zhì)，因此，由外部施加或因環(huán)境條件變化而引起的橫向張力與剪切力極易引發(fā)起竹材構(gòu)件沿順紋方向?qū)恿训钠鹗?，隨后分層的傳播不是由橫紋方向的強度控制，而是由竹材的層間斷裂韌性控制。為此，基于能量原理，首次采用雙懸臂梁(DCB)試樣和端部切口彎曲梁(ENF)試樣分別測定了毛竹材順紋向的I型和II型層間斷裂韌性，并對實驗方法及影響因素作了探索。借助掃描電鏡分析了I型和II型層間斷口形貌，闡述了竹材層間斷裂的機制。6、作為一種