杉木木材微纖絲角及其與力學性質(zhì)關系研究.pdf

1、木材微纖絲角是木材各項性質(zhì)中最重要的指標之一，它的大小與木材的解剖、物理、力學以及化學性質(zhì)緊密相關，研究它的大小和變異規(guī)律可以為木材性質(zhì)的早期預測提供科學依據(jù)，為人工林木材的選種育種、基因改良、采伐間伐提供合理的技術參數(shù)，為木材細胞壁力學、微觀力學以及纖維復合材料的發(fā)展提供強大的推動力。 隨著科學技術的發(fā)展，測定木材微纖絲角的新技術、新方法不斷涌現(xiàn)。本論文使用四種方法測定分析了杉木的微纖絲角，并以微纖絲角為切入點系統(tǒng)分析了影響杉

2、木木材宏觀和微觀力學性質(zhì)的因素。 論文的主要研究結(jié)果如下： 1．分別利用X射線衍射法、紋孔觀察法、偏振光顯微鏡法和近紅外光譜預測法得到杉木木材的微纖絲角及其變異規(guī)律，并對這四種方法進行詳細比較，結(jié)果表明： 1)X射線衍射法測定速度快，代表性強，適用于大量試樣的變異研究；偏振光顯微鏡法測定速度較慢，但實驗儀器成本低，適合實驗室試樣的少數(shù)測定；紋孔觀察法測定速度相對較快，對儀器的要求也不高，但測定結(jié)果變異性較大。方差

3、分析表明，這三種方法在測定杉木木材平均微纖絲角時差異不顯著。 2)近紅外光譜預測法和X射線衍射法均屬于無損檢測法，它們兩個聯(lián)立建立的模型精度高，預測性和重現(xiàn)性好、便于實現(xiàn)在線分析。由于另外三種方法得到的木材微纖絲角值差異不大，所以都可以作為木材微纖絲角真值與近紅外光譜聯(lián)立來預測木材微纖絲角。 2．木材微纖絲角對微觀力學性質(zhì)的影響1)正常間距拉伸中，被測杉木的微切片平均密度為0.3434g/cm<'3>，平均微纖絲角為12

4、.06°，平均縱向彈性模量為2431Mpa，平均抗拉強度為44.96Mpa。 2)正常間距拉伸中，微纖絲角對D333A組微切片的影響占主導作用，密度對D1123A和D1223A組微切片的影響占主導作用，兩者一起互為補充的說明了微切片縱向力學性能的變化。 3)正常間距拉伸中，控制密度的影響后，微纖絲角的變化對D333A組微切片縱向MOE和抗拉強度的變化起著決定性作用：對D1123A組微切片縱向MOE的相關系數(shù)達到0.05水

5、平上顯著；對D1223A組微切片縱向MOE和抗拉強度都成負相關關系，但都達不到顯著水平。 4)零距拉伸中，被測杉木管胞抗拉強度平均值為357.39Mpa。在測定管胞平均抗拉強度時，試樣寬窄選6mm最好。 3.木材微纖絲角對宏觀力學性質(zhì)的影響1)被測杉木的木材密度平均值為0.3991g/cm<'3>；抗彎彈性模量(MOE)平均值為12.38Mpa；抗彎強度(MOR)平均值為75.22Mpa；微纖絲角(MFA)在10.25-

6、30.55°之間，平均值為12.49°。 2)邊材處和低海拔處試樣的相關系數(shù)變化趨勢一致，即密度對MOE和MOR的影響最大，其次是密度/MFA，最后是MFA。 3)對高海拔處和心材處試樣，對MOR的相關系數(shù)大小順序為：密度>密度/MFA>MFA；對MOE，密度/MFA>密度>MFA。 4)邊材處與低海拔處試樣的MOE受密度的影響最大；而心材處與高海拔處試樣受密度/MFA的影響最大，尤其是MFA對MOE的影響在心材

7、處和高海拔處顯著增大，由原來最低的-0.177達到-0.478。 5)對全部試樣，微纖絲角在控制密度前后對MOE都成顯著的負相關關系，與MOR也從原來的不相關變?yōu)轱@著負相關，這說明微纖絲角的變化與MOE和MOR的變化關系密切。 6)對心材處試樣，控制密度的影響后，微纖絲角與MOE的相關系數(shù)從原來的-0.534增加到-0.814，與MOR的相關系數(shù)也有所提高，這說明微纖絲角的變化與MOE和MOR的變化緊密相關。 7