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[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李鹏 胡传双 李凯夫
利用三层尾巨桉单板之间嵌入与两张性能相同的金属薄板组成五层尾巨桉单板/金属网层积复合材,并采用预实验优化的热压工艺参数压制成板。采用大型通用有限元分析软件ANSYS 10.0建立了尾巨桉/金属网复合材料的有限元分析模型,模拟了尾巨桉/金属复合材料界面自由边附近与板材内部界面剪切应力分布规律,确定了最可能引起分层破坏的剪切应力的分布规律。结果表明:(1)复合材料四层界面处3个剪切应力的二维应力场分布云图表明自由边附近出现奇异应力的分布特征,自由边处剪切应力τxy的值最大,其最大值为14.0MPa;(2)复合材料四层界面处3个剪切应力的三维应力场分布云图表明在四层界面处剪切应力τxy的应力集中现象...
关键词：
人造板 层积材 有限元分析 层间应力
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李鹏 胡传双 李凯夫
利用三层尾巨桉单板之间嵌入与两张性能相同的金属薄板组成五层尾巨桉单板/金属网层积复合材,并采用预实验优化的热压工艺参数压制成板。采用大型通用有限元分析软件ANSYS10.0构建了尾巨桉/金属网复合材料的有限元数值分析模型,模拟了尾巨桉/金属复合材料界面自由边附近与板材内部界面应力的分布规律,解明了最可能引起分层破坏的正应力的分布规律。主要结果与发现如下:(1)复合材料四层界面处三个正应力的二维应力场分布云图表明自由边附近出现奇异应力的分布特征,自由边处正应力σx的值最大,其最大值为99.72 MPa;(2)复合材料四层界面处三个正应力的三维应力场分布云图表明在四层界面处正应力的应力σx集中现象...
关键词：
层积材 有限元分析 层间应力
[期刊] 林业科学
[作者]
王正 卢尧 谢文博 高子震 丁叶蔚 付海燕
【目的】探索正交胶合木(CLT)矩形截面梁剪应力计算公式,为测试CLT梁层间剪切强度提供理论依据。【方法】根据胡克定律及梁的弯矩与剪力的微分关系,计算3层、5层和7层CLT梁及同向胶合木梁的层间剪应力,给出CLT梁剪应力计算公式,比较CLT梁及同向胶合木梁的剪应力分布特征。【结果】CLT梁层间正应力间断,但层间剪应力是连续的;对于CLT矩形截面梁,其剪应力沿截面高度变化趋于均衡,不再遵循抛物线分布; CLT短跨距梁在三点弯曲加载中,依次发生垂直层滚动剪切破坏、层间剪切破坏和平行层弯曲破坏;短跨距梁三点弯曲载荷-位移曲线的最高峰值载荷为CLT发生层间剪切破坏载荷,其值稳定、易于读取;铁杉CLT梁层间剪切强度与其平行层弹性模量呈正相关。【结论】CLT梁层间剪应力和最大剪应力与CLT层数、平行层与垂直层弹性模量比值E_L/E_T(或E_L/E_R)有关; 3层、5层和7层CLT矩形截面梁的最大剪应力均发生在梁截面中性轴上,其值分别为1.5倍截面平均剪应力的92.8%、86.7%和92.6%;短跨距梁三点弯曲法是一种有效测试CLT层间剪切强度的方法。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
高永毅 焦群英 郑仕远
为分析 Si C W层状复合材料增韧机理 ,对以 Si C陶瓷胶片为基体层 ,金属 W为夹层的 Si C W层状复合材料进行了力学性能测试 ,并用电镜法得到其断面显微结构照片。试验结果表明 :1)与 Si C单材料断裂韧性相比 ,Si C W层状复合材料的断韧性增大 ;2 )在基体层厚度不变 ,夹层厚度为 10～ 5 0μm时 ,Si C W层状复合材料的断裂韧性随夹层厚度的增加而增大 ,而抗弯强度随之下降 ;3)材料在不同方向断裂韧性不同。 Si CW层状复合材料裂韧性增大的原因是 :1)夹层晶体颗粒大于基体层的 ,其沿晶断裂形式延长了裂纹扩展路径 ;2 )断裂过程中有晶片拨出消耗了能量 ;...
关键词：
SiCW层状复合材料 断裂韧性 机理
[期刊] 林业科学
[作者]
蔡力平 刘一星 尚德库
在木材应用中,了解温度在木材中的分布情况,掌握木材在受热时的温度场,才能有效地控制解冻,才能对干燥和防腐问题进行深入的研究,才能合理使用建筑围护材料。近年来,随着计算机应用和计算技术的发展,用数值方法求解木材中的热传导问题将成为有效、实用的方法。在许多种数值方法中,有限差分法和有限元法是目前较为成熟和用得普遍的方法。其中的有限元法是对古典近似计算的归纳和总结,它吸取了有限差
关键词：
有限元 权余法 导热系数 换热系数
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
柴媛 傅峰 梁善庆
为弥补木材固有的缺陷,改变木材物理、力学、化学性质和构造特征,对木材功能改性的研究从未间断过,从最初的木材塑合技术、浸渍技术、乙酰化技术、热处理技术、压缩和弯曲技术、漂白和染色技术等,到现在较为先进的微波处理技术,均极大地推动了木材科学的发展。随着对木材基本物化性能研究的逐步深入,新型木基复合材料也应运而生,如木基金属功能复合材料,其赋予木材新的电磁屏蔽、导热和导电等功能。根据木基金属复合材料的功能特性,可将其分为3类:电磁屏蔽木材、金属化木材和浸透型磁性木材。电磁屏蔽木材主要用于有射线辐射空间的地板、棚板、壁板等,其制备方法主要有化学镀金属和胶合金属两种,化学镀金属是通过化学的方法使木材表面金属化,胶合金属是通过胶黏剂将金属材料与木材相结合,这两种方法均能提高木材的电磁屏蔽效能,可以减少电磁辐射对人体的伤害。金属化木材是将低熔点合金以熔融状态浸透到木材细胞中并冷却固化后形成的复合材料,熔融状态的金属以木材导管为载体,使复合材料的压缩强度、硬度、导热性、导电性、耐磨性、冲击韧性等大幅度提高,可作导热木材用于地热采暖领域。浸透型磁性木材是在一定的压力下使磁流体浸透到木材内,从而制得带有磁性的木材,可用在磁记录、记忆、电磁转换、屏蔽、防护、医疗和生物技术、分离纯化等诸多领域。目前,木基金属功能复合材料的研究主要集中在木材表面化学镀上,此种制备方法金属只能覆盖在木材表面,而不能浸透到木材内部。金属化木材可以使金属浸透到木材中,但现有研究所用的基材没有经过处理,金属的渗透性不高,如何改善基材,最大限度发挥金属化木材的优异性能,进一步推动木基金属功能复合材料的应用范围,将是下一步研究的重点。本文对3种不同功能复合材料(电磁屏蔽木材、金属化木材和浸透型磁性木材)的研究现状进行概述,同时提出木基金属功能复合材料现有研究中的不足,并展望金属化木材在更多领域的应用和发展前景。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
薛振华 赵广杰
以酚醛树脂为中间介质,将蒙脱土引入木材,制备蒙脱土/木材复合材料.通过研究该复合材料的应力松弛性能并与木材比较发现,蒙脱土/木材复合材料的抗应力松弛性能比木材明显增强.当蒙脱土含量为酚醛树脂固含量的5%时,所制备的复合材料的抗应力松弛性能最好.复合材料的抗应力松弛能力对温度较敏感.
关键词：
蒙脱土 复合材料 应力松弛
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
符韵林 赵广杰
为弄清二氧化硅/木材复合材料中二氧化硅与木材的结合方式及粘弹性等性质,通过应力松弛方法研究该复合材料的应力松弛特性。结果表明:二氧化硅/木材复合材料的应力松弛量比未处理材小,并且随着增重率的增加,应力松弛量减小。加硅烷偶联剂法制备的二氧化硅/木材复合材料的应力松弛量比直接溶胶-凝胶法制备的小,表明加硅烷偶联剂法制备的二氧化硅/木材复合材料,二氧化硅无机体与木材有更多的结合,内部结合力更大。二氧化硅/木材复合材料的应力松弛过程中的表观活化能(ΔE)比未处理材大,并且随着增重率的增加,表观活化能增加。未处理材ΔE为19.50kJ/mol,直接溶胶-凝胶法制备的增重率为12.63%、28.00%、9...
[期刊] 林业科学
[作者]
许民 陈磊 李坚
采用稻草板与聚苯乙烯泡沫板复合作为复合墙体的保温材料,利用ANSYS有限元软件模拟冬季条件下热量由室内通过该保温材料向室外的传递。通过单因素试验分析当P、S分别变化时,1型、2型、3型复合材料的温度场分布、导热系数和热流密度的改变;经过4因素7水平的均匀试验,分析当P、S同时变化时,2型和3型复合材料的保温性能相似;同时对复合材料的保温性能作出预测。稻草/PS层合复合材料保温性能的实际检测结果是1型复合材料的热阻为0.20,2型和3型复合材料的热阻相同,为1.13m2·(K·W-1),这与有限元分析的结果一致,表明ANSYS有限元法对于稻草/PS层合复合材料保温性能仿真分析具有一定的实际应用价...
[期刊] 林业科学
[作者]
郭晓磊 何继龙 庆振华 卫宏 曹平祥
【目的】分析软硬涂层刀具材料与木质复合材料的摩擦特性,为涂层硬质合金木工刀具的磨损及切削性能研究提供实践指导。【方法】测试Ti N硬涂层硬质合金、MoS_2软涂层硬质合金和未涂层硬质合金与木质复合材料的摩擦系数及磨损前后的粗糙度变化,研究涂层刀具材料与木质复合材料的摩擦特性。【结果】MoS_2软涂层硬质合金与中密度纤维板(MDF)、刨花板(PB)和木粉/PE复合材料(WFPEC)的摩擦系数明显低于未涂层硬质合金和Ti N硬涂层硬质合金,且Ti N硬涂层硬质合金低于未涂层硬质合金;PB与未涂层硬质合金、Ti
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
袁光明 宫飞飞 刘天柱 张南南
通过激光粒度仪、SEM、TEM表征纳米ZnO粒子形貌,并结合XRD、能量弥散X射线谱(EDXA)和傅立叶变换红外光谱等分析杉木—纳米ZnO复合材料的结构。结果表明:纳米ZnO粒子呈絮状分布于杉木木材细胞壁、纹孔口边缘等处;能与木材组分大分子链上的羟基、乙酰基及羧基等活性基团形成结合;另有部分以物理方式充填于木材的纳米空间,如其微纤丝非结晶区等处;纳米ZnO粒子与木材组分两相间界面完全或部分消失,可使该复合材料性能显著提高。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
柴媛 陶鑫 梁善庆 傅峰
【目的】以高能微波处理后的木材增值利用为研究目标,制备填缝型微波膨化木基金属复合材料(WMC),为微波处理人工林实木增值利用提供参考。【方法】采用抽真空浸渍方法,以锡铋低熔点合金和辐射松微波膨化木为原料,制备填缝型WMC,通过扫描电镜、能谱分析、计算机层析成像、动态热机械分析、热重分析、差示扫描量热分析、X射线衍射分析、红外光谱等测试技术,表征和分析WMC的微观形貌、热稳定性、表面接触角等性能。【结果】锡铋合金填充在微波膨化木的缝隙处,与木材形成"机械互锁"方式的啮合结构,使其在缝隙处紧密结合,提高了界面结合强度。WMC中锡和铋的质量分数分别为25.97%和31.13%,计算机层析扫描图像重构了锡铋合金在WMC中的空间分布位置,实现了WMC可视化的三维渲染,展示了其独特的纹理。WMC与基材相比具有更高的贮存模量、损耗模量和残炭量,热稳定性得到提高。WMC未出现新的酯类、醚类等官能团特征峰,晶体结构未受到破坏,结晶度呈现上升趋势,由基材的25.9%增加至38.6%。60 s时接触角比基材提高了172%,疏水性显著提高。【结论】本研究制备了填缝型微波膨化木基金属复合材料,观察与模拟了锡铋合金在微波膨化木中的分布,表征了其热稳定性与表面接触角等性能,为基于高能微波处理木材研制新型木质产品提供了新思路。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
张红 吴庆定 彭博
应用粉末冶金、木材科学与技术等交叉学科材料成形理论自主开发的木质粉末温压成形新技术,以棉梗粉末为基材,以电解紫铜粉末等为强化因子,在不添加任何可能造成环境污染的胶粘剂的前提下,制备的温压复合材料C-stal/Cu的静曲强度、内结合强度分别高达85.30 MPa、7.13 MPa,磨耗量
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
胡耐根 刘洪波 何月德 杨丽 简志敏
采用银盐和经氢氟酸处理的高纯度晶体硅粉反应的方法在晶体硅表面沉积银,制备了Si/Ag复合材料,用XRD、TEM、HRTEM确定了这种复合材料的物相组成和结构,发现银是以晶体的形式沉积在晶体硅表面,绝大部分银晶体粒子的大小在30 nm以下,EDAX分析得出复合材料表面不同位置Si与Ag质量比有比较大的差别。首次提出了将这种Si/Ag复合材料用酚醛树脂或沥青树脂包覆,经裂解得到Si/Ag/无定性C复合核壳结构材料,作为锂离子负极材料的设想。
关键词：
硅/银复合材料 Si-H键 结构表征
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
郝骞 王艺达 葛颖 周静 刘镇波
【目的】传统实木乐器音板的选材和用材都十分严格，然而当下我国优质木材资源紧缺，资源需求压力较大，开发可用作乐器音板的复合材料是缓解木材需求压力的有效途径。【方法】试验制备了双层、5层桦木单板分别与金属铜网复合的两种厚度复合材料。在分析复合材料尺寸稳定性的基础上，利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪测试其声学振动性能，研究桦木单板铺装方向、金属铜网添加位置与添加层数对声学振动性能的影响，并采用综合评分法比较了复合材料与西加云杉的声学性能。【结果】加入金属网后制备的双层、5层桦木单板复合材料的抗湿胀系数最高分别为80.00%与88.09%，胶合界面的增加提升了复合材料的抗湿胀系数。桦木单板铺装方向影响复合材料的E_L/E_R值，以单板纹理平行铺装的双层单板复合材料E_L/E_R值为29.09，以单板纹理交错铺装的双层单板复合材料E_L/E_R值为0.99。加入2层金属铜网的5层复合材料，具有接近西加云杉的振动效率品质和更为优秀的音色，其抗湿涨系数平均值达到87.61%、纵向比动弹性模量达到20.20 GPa、声辐射品质常数达到6.13 m/(Pa·s~3)、声阻抗为3.29 Pa·s/m、E/G值达到29.63。【结论】通过与西加云杉木材的比较表明，复合材料的声学振动性能基本能达到一般乐器的要求，并且具有良好的尺寸稳定性，是传统实木音板的良好替代材料。
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