木、竹材料的Ⅲ型層間斷裂韌性的測試與研究.pdf

1、分類號：S781單位代碼：10364密級：學號：13720081安徽農業(yè)大學安徽農業(yè)大學學位論文木、竹材料的III型層間斷裂韌性的測試與研究TheInvestigationResearchonModeIIIInterlaminarFractureToughnessofWoodBamboo研究生：李啟志指導教師：邵卓平教授合作指導教師：申請學位門類級別：工學碩士專業(yè)名稱：木材科學與技術研究方向：木材斷裂所在學院：林學與園林學院答辯委員會主

2、席：年月摘要木、竹材料作為天然的生物質復合材料，具有其獨特的優(yōu)勢構造，不同部位的構造有很大差異，從而導致其物理力學性質的差異。木、竹材料在使用過程中經常會出現(xiàn)各種剖面的順紋向開裂現(xiàn)象，這些開裂現(xiàn)象在復合材料力學上稱之為層間開裂。而且一旦材料內部存在有順紋向裂紋，其裂紋分層的擴展不是由其強度控制，而是由其層間斷裂韌性所控制。因此，測試木、竹材料層間斷裂韌性與研究木、竹材料的層間斷裂行為機理對于木、竹材料的結構強度設計和木、竹材利用加工等都

3、十分重要。對于纖維增強復合材料，目前較為成熟的能夠評估其III型斷裂韌性的方法有很多，常用的是彈性梁理論法、Timoshenko梁理論法、試驗參數(shù)帶入法和柔度標定法等。然而對于天然的生物復合材料的III型層間斷裂韌性，何種方法是較適宜且準確的處理方法，有待于探索和研究。本文首先分別通過采用MSCB(ModifiedSplitCantileverBeam)法和自主改進的SCB(SplitCantileverBeam)法測試了鐵杉（Tsug

4、achinensis）木材的III型層間斷裂韌性，探究了兩種方法測試鐵杉木材III型層間斷裂韌性的差異，并且對鐵杉木材III型斷裂后的裂紋面進行了分析；其次采用SCB法測試了毛竹（Phyllostachspubescens）材節(jié)間部分的III型層間斷裂韌性，并且通過采用柔度標定法和面積法計算了毛竹節(jié)間材順紋向的III型層間斷裂韌性，同樣也分析了斷裂后試樣的裂紋面。結果如下：(1)采用MSCB法測試的鐵杉木材III型層間斷裂韌性的結果GI

5、IIMSCB=1804.25Jm2(SD=359.66Jm2)；(2)采用SCB法測試的鐵杉木材III型層間斷裂韌性的結果GIIISCB=659.79Jm2(SD=128.59Jm2)；(3)MSCB法測得的層間斷裂韌性值大于SCB法測得的層間斷裂韌性值，造成這種差異的主要原因是由FcrMSCB與FcrSCB的差異引起的，而FcrMSCB與FcrSCB的差異的原因還有待進一步的探索。(4)通過對鐵杉木材III型層間斷裂裂紋面的分析木材I