單板層積材彎曲蠕變特性及破壞機(jī)理的研究.pdf

1、木材以及木質(zhì)復(fù)合材料的流變學(xué)特性決定了在長(zhǎng)期載荷作用下材料的應(yīng)變將隨時(shí)間而增加，對(duì)這種蠕變特性的研究是木材復(fù)合材料科學(xué)的前沿課題。近年來(lái)，木材尤其是結(jié)構(gòu)材的供需矛盾日益突出，木質(zhì)人造結(jié)構(gòu)材的開發(fā)利用因此受到了國(guó)內(nèi)外的普遍重視。單板層積材(LVL)以其優(yōu)良的物理力學(xué)性能成為大徑級(jí)木質(zhì)結(jié)構(gòu)材的替代品，被廣泛用于大型圓拱建筑的桁架和木質(zhì)結(jié)構(gòu)的梁柱、混凝土模板等。LVL梁柱結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期受載時(shí)，由蠕變引起的附加變形效應(yīng)會(huì)影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性，甚

2、至?xí)鸾Y(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，并可以通過預(yù)先加入的結(jié)構(gòu)預(yù)調(diào)裝置等措施，防止結(jié)構(gòu)蠕變變形產(chǎn)生的破壞，對(duì)LVL在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的應(yīng)用有重要的意義。 用實(shí)驗(yàn)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(xué)性能和破壞形式，試驗(yàn)結(jié)果表明：兩種樹種的LVL均具有良好的物理力學(xué)性能，樺木LVL各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均優(yōu)于椴木LVL；LVL彎曲破壞作為結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)破壞，以單側(cè)開裂破壞為主要形式。 在基本假設(shè)的基礎(chǔ)上，用粘彈性理論對(duì)LVL的流變學(xué)特性進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上建立了樺木和椴木LVL不同應(yīng)力水平下彎曲蠕變的Burgers模型。對(duì)樺木和椴木LVL進(jìn)行30～45天的中短期蠕變?cè)囼?yàn)，試驗(yàn)采用彎曲蠕變的形式，應(yīng)力水平分別取其極限強(qiáng)度的40％、50％和60％，蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果表明在試驗(yàn)時(shí)間范圍內(nèi)，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(zhǎng)期承載下的蠕變模型，對(duì)Burgers模型進(jìn)行改良，改良后的Burgers模型，粘性變形部分以指數(shù)形式表達(dá)，提高了模型的擬合精度，并可以用來(lái)預(yù)測(cè)長(zhǎng)期載荷下的蠕變變形。 在改良的Burgers模型中加入Regel元素，構(gòu)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(diǎn)突變對(duì)蠕變破壞機(jī)理進(jìn)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(shì)函數(shù)中的控制變量決定了LVL的