楊木橫紋壓縮本構(gòu)關(guān)系與時-溫等效性研究.pdf

1、在木制品生產(chǎn)過程中，許多情況下都需要給木材施加壓力，如木片的軟化展平工藝、輥壓工藝、膠合板材及木地板的熱壓工藝等，都是木材在不同工藝條件下的施壓過程。但木材是一種具有各向異性的多孔性材料，在受壓過程中會產(chǎn)生壓縮變形。楊木是人造板生產(chǎn)中常用的材料，但在不同溫度下橫紋壓縮的試驗數(shù)據(jù)并不多。為此，本文以楊木為試材，研究了不同溫度條件下楊木徑向壓縮大變形的力學(xué)行為，建立了楊木在橫紋壓縮下的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系，并且觀察了橫壓過程中的楊木細(xì)胞變形特征。

2、
　　 時溫等效性試驗即是利用短時試驗數(shù)據(jù)來預(yù)測材料長時力學(xué)性能的一種較好的方法。但迄今這一方法用于木質(zhì)材料的研究報道不多，其主要問題是木材是一種由纖維、木質(zhì)素和半纖維組成的具有多重轉(zhuǎn)變區(qū)域的共混聚合物，是熱流變復(fù)合材料，而非簡單熱流變材料。如何應(yīng)用時—溫疊加原理來預(yù)測木構(gòu)件的長期力學(xué)性能一直受到木材學(xué)家的關(guān)注并成為木材科學(xué)領(lǐng)域里的一個難題。關(guān)于移動因子遵循怎樣的規(guī)律目前并沒有文獻(xiàn)給出解析式或計算依據(jù)。為此，本文以楊木為試材，通

3、過三點彎曲法研究了時—溫疊加原理在木材中的應(yīng)用，通過水平移動和垂直移動，較成功地實現(xiàn)了以短時試驗數(shù)據(jù)來預(yù)測木材的長時力學(xué)特性，并首次提出考慮垂直移動因子的木材時—溫疊加原理表達(dá)式。
　　 本次試驗結(jié)果表明：
　　 1．楊木在徑向施壓下，其整個大變形過程可分為三個階段，即線彈性階段、屈服后弱線性強(qiáng)化階段和冪強(qiáng)化階段。但由于木材在橫壓大變形試驗中壓密點不易確定，故以一個線性方程描述其彈性階段和一個3次多項式描述其屈服后的整個

4、橫紋壓縮下的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系更為方便。
　　 2．應(yīng)變?yōu)棣?3.2％，處于應(yīng)力-應(yīng)變曲線彈性段的末點；應(yīng)變?yōu)棣?16％，木射線開始屈曲；應(yīng)變?yōu)棣?22％，導(dǎo)管分子細(xì)胞開始壓潰；應(yīng)變?yōu)棣?40％，試件開始壓密；應(yīng)變?yōu)棣?65％，可視為細(xì)胞腔被完全填充后的壓密點，沿曲線再向上則進(jìn)入壓密化，應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系反映了物質(zhì)實體內(nèi)分子間距變化與所施應(yīng)力呈現(xiàn)線性變化的關(guān)系。
　　 3．在環(huán)境溫度為10℃、30℃、50℃、70℃、90℃和相對

5、濕度為60％的試驗條件下，通過1h的短期彎曲試驗，應(yīng)用時—溫疊加原理獲得了一條能夠預(yù)測9.5年的楊木松弛力學(xué)特性主曲線。
　　 4．水平移動因子lgaT與溫度的倒數(shù)T－1呈線性關(guān)系：y=4723.7x-17.976(R2=0.9848)，并遵循Arrhenius方程。利用Arrhenius方程計算出松弛轉(zhuǎn)變的表觀活化能△E為21.6kcal/mole。
　　 5．垂直移動因子bT與溫度T呈線性關(guān)系：y=0.0045x-0