【目的】应压木细胞壁S2层中的大微纤丝螺旋角(MFA)是树木管胞对力学环境适应性生长的结果，故它有其特别的力学功能。但目前人们还不了解S2层中大MFA对其抗压性能的增韧机理。基于应压木细胞壁S2层的超微结构所建立的复合材料力学模型，采用数值模拟方法研究应压木细胞壁S2层中MFA对其抗压韧性的影响并探究其中的力学机理，以及探索基于数值模型研究木细胞壁压缩韧性的建模与分析方法，为仿生材料设计奠定力学基础。【方法】首先将云杉木细胞壁S2层简化为连续微纤丝和基体组成的复合材料，并利用夹杂理论的自洽模型计算木细胞壁S2层基体的等效弹性常数。然后利用HyperWorks建立木细胞壁的纤维增强复合材料有限元分析模型，用Abaqus模拟不同MFA的应压木和正常木细胞壁S2层在压缩载荷下的力学行为，并用所得结果分析其MFA与抗压韧性的关系。在此基础上，对比是否考虑木细胞壁的S1、S2L和MP层对其受压力学行为的影响，并分析在应压木细胞壁数值模型中考虑各组分材料塑性行为的重要性。【结果】在压力作用下，当木细胞壁S2层的MFA增大时，其临界屈曲位移增大，临界屈曲压力先减小再增大。45°MFA应压木细胞壁S2层的临界压力与0°MFA正常木细胞壁S2层相当，但前者的临界屈曲位移是后者的3.57倍，屈曲失稳前的应变能是后者的2.95倍。在相同压力下，45°应压木细胞壁S2层微纤丝的von Mises应力低于0°正常木。由于单个应压木细胞壁S2层中螺旋状微纤丝所具有的压-扭耦合变形受到周边管胞对扭转变形的约束，其抗压刚度和抗压韧性得到增强。应压木细胞壁中的S1、S2L和MP层对其受压屈曲有显著的约束作用，完整应压木细胞壁的临界压力比只考虑S2层的临界压力增大37.6%。压力作用下木细胞壁的破坏模式为塑性屈曲，所以考虑木细胞壁各组分材料的塑性行为对准确地计算其抗压韧性十分重要，忽略其塑性行为会使其临界压力的计算结果增大2.97倍。【结论】在受压状态下，应压木细胞壁S2层中微纤丝的螺旋形貌改变了微纤丝与基体间的应力传递，使得S2层的基体承受更多的压应力，木细胞壁的破坏模式变为局部塑性屈曲。所以在压力作用下，尽管应压木细胞壁的抗压刚度随S2层MFA的增大而减小，但应压木细胞壁的临界屈曲位移随MFA的增大而显著地增大，从而增强了它的抗压韧性。当MFA为45°左右时，应压木细胞壁的抗压韧性最佳，此时不仅它的临界屈曲位移比正常木细胞壁S2层高两倍多，且它的临界屈曲压力也略高于后者。

【目的】以不同生长期的毛竹材纤维细胞壁为研究重点,在纳米尺度下分别表征不同竹龄毛竹材纤维细胞壁的结构特征和力学性能,阐明成熟毛竹材纤维细胞壁的结构特征和力学性能与幼龄竹和过熟竹的差异,为竹材的科学采伐和竹材分级、改性及重组研究与合理利用提供理论依据。【方法】采用滑走显微制片法观察毛竹材横切面显微结构并精准确定其纳米压痕测试部位,应用纳米压痕技术结合非包埋制样法对0.5年幼龄毛竹、4.5年成熟毛竹和10.5年过熟毛竹材纤维细胞壁力学性能进行研究;利用广角X-射线散射法结合高斯拟合算法对不同竹龄毛竹材纤维细胞

对8个尾巨桉家系木材的S2层微纤丝角和组织比量进行了系统研究.结果表明:(1)S2层微纤丝角自髓心向外呈缓慢的减小趋势.(2)导管组织比量径向上呈递增趋势,随后在第5至第11生长轮间略有降低或基本保持平稳;纤维组织比量从髓心向外的数个生长轮内变异规律不明显,近树皮处有上升或下降的现象;木射线组织比量随树龄的增加而减小,以后又呈波动性的增加或基本保持稳定;轴向薄壁组织比量径向上变动幅度较大,无一定规律.(3)家系间及家系内个体间的组织比量在个体水平上分布范围较广,呈正态分布,开展个体选择的潜力大.(4)S2层微纤丝角和纤维长度间存在一定负相关,但关系密切程度比针叶材低.

【目的】研究轻木化学组成、纤维细胞壁分层结构和纤维素聚集态结构，探究其对力学性能的影响，为厘清轻木细胞壁超微结构与力学性能之间关系，提高其利用附加值奠定理论基础。【方法】将轻木与我国常见阔叶木树种杨木进行对比研究，采用水解法分析两者的化学组成；用透射电子显微镜、共聚焦拉曼显微镜等表征纤维细胞壁分层结构、微区化学和纤维素聚集态结构特征。【结果】轻木与杨木乙酰基质量分数分别为9.52%和5.61%。轻木纤维细胞壁S3层厚度占细胞壁总厚度的5.49%，比杨木的（3.86%）高。轻木纤维细胞次生壁中微纤丝角最大为30°，比杨木的（40°）小。轻木胞间层、S2层中微纤丝取向排列比杨木相应壁层更加规整。【结论】与杨木相比，轻木木聚糖的乙酰化程度、细胞壁分层结构、纤维素聚集态结构均有明显差异。轻木木聚糖的乙酰化程度更高，纤维细胞壁S3层厚度占细胞壁总厚度的比例更高，S2层中微纤丝角更小，胞间层和S2层中微纤丝排列更加规整。以上发现从化学结构和超微结构方面解释了轻木高强轻质的主要原因，为解译木材细胞壁化学组成和超微结构与力学性能关系以及轻木的高值化利用提供了重要的理论参考。

为探讨主要代谢成分与应压木形成的关系,以拉弯诱导形成的杉木应压木为材料,在明确其重要显微特征、木质素含量的基础上,运用气相色谱质谱联用系统(GC-MS)对主要代谢成分进行了鉴定和相对表达丰度分析。结果表明:杉木应压木管胞多以椭圆形呈现,且管胞壁明显增厚。应压木管胞平均长度和宽度分别为1 347.34和20.18μm,均显著小于对应木;平均壁腔比为0.43,显著大于对应木。应压木木质素的相对含量较对应木增加21.9%。在3个拉弯时期皆可鉴定出18种代谢成分,其中有机酸5种、单糖4种、二糖3种、醇类和氨基酸各2种、无机酸和内酯类各1种。时期Ⅰ应压木中果糖和葡萄糖含量与对应木差异不大,但这2种化合物...

Some Chaetomium spp. are capable of antagonizing several plant pathogenic fungi through production of antibiotics and mycoparasitism. Secretion of lytic enzymes, mainly including glucanases and chitinases, is considered the most important step in the mycoparasitic process. In this study, an about 11...

地下空间中压燃气管线泄漏极易引发重大火灾爆炸事故。该文参考真实地下空间建筑结构建立物理模型,采用CFD模拟仿真计算用户端中压燃气泄漏扩散和空间爆炸情形,结合地下空间安全性能的特点,从韧性角度分析事故后果对地下空间安全性能的影响。研究认为,在设定的泄漏源和空间环境下,泄漏2和210 s是2个重要的临界时间点, 2 s时地下空间发生泄漏的熟食操作间内燃气浓度逐渐达到爆炸下限, 210 s时地下空间大厅区域燃气浓度逐渐达到可燃浓度下限。熟食操作间内燃气爆炸超压约为12 kPa,大厅顶部1.0 m厚度燃气爆炸超压约为24 kPa,前者对地下空间结构稳定性影响较小,后者对建筑物结构有一定损坏,空间对事故灾害的承受和吸收能力。地下空间商品耐火性差可能引发火灾事故,加深对空间安全韧性的影响。燃气泄漏爆炸事故影响地下空间的承受能力、吸收能力和恢复能力,据此提出燃气事故对地下空间安全韧性的表征曲线。认为空间安全韧性是燃气泄漏时长的函数,事故后果从形成危险域突变为爆炸、爆燃的关键是遇到点火源。事故后果越严重恢复时间越长、成本越高,恢复后空间性能优于事故之前。提出提升空间韧性的关键措施依次为及时关停泄漏源、强化通风避免形成可燃蒸气云、控制点火源、增设泄压面积、提高空间防火性能。

【目的】针叶材的管胞不仅具有输导养分的作用,而且具有较强的支撑能力,其管胞分布状态影响着木材力学特性。探究管胞分布状态与木材力学特征的内部关系对实现木材抗压弹性模量的预测有重要意义。【方法】本研究从针叶材管胞效应入手,设计了一套集光源发射、光斑采集与分析、木材遍历为一体的纤维角检测平台,构建了木材纤维角分布与其抗压弹性模量的数值关系模型。首先,利用最小二乘法拟合投射在木材表面激光光斑的椭圆轮廓,完成纤维角测量;然后,通过分析纤维角测量误差,选用系数为20的均值滤波方法以提高纤维角测量精度;通过对木材遍历采样,完成纤维角分布的采集;最后,以木材两个面上纤维角分布的均值、潜入系数与标准差为输入,以试样的抗压弹性模量为输出,构建了6输入1输出的4层神经网络,完成抗压弹性模量的预测。按照GB/T15777—1995《木材顺纹抗压弹性模量测定方法》加工了落叶松试样100个,应用检测平台采集了相应试件的纤维角分布后,采用力学试验机得到对应力学真值,按照3∶1的比例划分训练样本与测试样本。【结果】平均滤波次数选取20时,该设备纤维角采集测量误差达到0.65°以下;分别构建了以双面纤维角分布特征、单面纤维角分布特征以及双面纤维角分布特征均值为输入,抗压弹性模量为输出的网络预测模型。实验比较发现:以双面纤维角分布特征为变量的网络模型预测精度上优于其他两组,此时网络预测的抗压弹性模量准确率达到90.80%。【结论】应用纤维角分布特征可以实现针叶材抗压弹性模量的有效预测。最小二乘拟合与均值滤波法的结合可以有效、准确地表达纤维角的特征信息。纤维角的均值、潜入系数与标准差可以有效描述纤维角的分布特征。在构建木材抗压弹性模量时,木材双面的纤维角分布特征对其抗压弹性模量预测精度最高。

论证了用X射线(002)衍射图谱测量木材平均纤丝角的方法,并解释了前人用分峰法测得的纤丝角偏小的原因。在此基础上对马尾松应压木和69杨应拉木进行测试,对测得的各种形状的(002)衍射图谱进行合理解释。测试结果给出了不同区域不同年轮的纤丝角值。并且,实验测量了纤丝角和纵向抗拉强度的关系。结果表明,用X射线(002)衍射图谱可以断定胶质层的存在与否,S_1和S_2层的厚度比例。此外,纤丝角值是反映木材纵向抗拉强度的重要指标,两者呈线性关系。

利用单螺杆挤压机对粉碎后的秸秆物料进行加工试验。通过单因素试验 ,找出秸秆含水率、粉碎粒度、螺杆螺距、螺杆头部与喷孔间隙对试验指标的影响。通过通用旋转组合试验 ,找出各影响因素及各因素间的交互作用对性能指标的影响规律 ,建立了数学模型 ,并对试验结果进行了分析

【目的】利用原子力显微镜（ＡＦＭ）研究竹材纤维细胞和薄壁细胞纤维素微纤丝聚集体的分布规律，为竹纤维及竹材的加工利用提供理论支持。【方法】通过对脱木素处理的竹材进行树脂包埋及钻石刀修块抛光，制备出可以在ＡＦＭ下进行表征的样品，利用ＡＦＭ的ＴＡｐｐｉｎｇ模式对竹材纤维细胞和薄壁细胞中纤维素微纤丝聚集体进行观察。【结果】通过ＡＦＭ对处理的样品进行定位扫描可以得到高度图和相图，一个维管束内不同位置纤维细胞的高度图和相图都显示出多层结构，且细胞壁层数及各壁层厚度因细胞在竹材中所处位置不同而改变；一个维管束内不同位置细胞壁的相图显示高亮度的物质分布密度不同，从细胞壁内侧到细胞壁外侧都呈不均匀分布，且各壁层．．．

【目的】以南方红壤中储量较大的难溶性铁磷为对象,研究杉木根系细胞壁活化难溶性铁磷的能力,分析林龄、根径级、以及木质部和韧皮部等不同组织部位对杉木根系细胞壁活化铁磷能力的影响情况,以期为南方林区红壤潜在可利用磷素含量的研究提供理论依据。【方法】在福建三明莘口教学林场的10年生杉木幼龄林、22年生杉木中龄林和34年生杉木老龄林中各选择3株平均木作为研究对象,按根直径30 mm等6个径级进行分组,分别从不同径级根系的木质部和韧皮部中提取细胞壁,采用钼锑抗比色法测定细胞壁对难溶性铁磷活化的有效磷含量,分析比较杉木根系细胞壁...

【目的】为探究金佛山方竹细胞构成、形态及其细胞壁层构造特征，揭示其随竹龄、竹秆轴向部位的变化规律以及与环境气候因素的相关性，从而丰富其基础解剖数据，促进金佛山方竹秆材资源的高值化利用。【方法】以1～5年生金佛山方竹天然植株为研究对象，采用传统切片法和富兰克林离析法制得永久横纵切片和离析单根纤维，通过光学显微镜和场发射扫描电镜观察并测量其组织比量、维管束、纤维细胞、基本组织薄壁细胞以及细胞壁壁层结构等特征。【结果】金佛山方竹基本组织占比（体积比）最大，为56.16%～65.92%；纤维组织占比次之，为27.69%～34.18%；输导组织占比最小，为6.40%～9.85%。维管束类型为开放型和半开放型，维管束密度、径向宽度和弦向宽度随竹龄、竹秆轴向变化差异均显著，宽度径弦比几乎一致，介于1.2～1.3之间。纤维细胞长度在1.7～2.1 mm之间，长宽比为110～133，属于长纤维等级。薄壁细胞形态多样，存在显著的竹壁径向差异。纤维细胞次生壁层数为奇数层，最高达9层，呈现出宽窄交替的特征；薄壁细胞次生壁层数也为奇数层，最高达9层，每层厚度近似相等，呈现出松紧相间的特征。竹壁不同位置的细胞壁层数存在差异性，但细胞壁最高层数随竹龄与竹秆轴向部位变化差异不显著。年平均降水量显著影响金佛山方竹的输导组织比量，呈负相关关系；气温显著影响维管束尺寸和薄壁细胞次生壁厚，前者呈负相关关系，后者呈正相关关系。【结论】金佛山方竹显微构造特征在竹龄和竹秆轴向部位两个变化模式下存在一定的构造差异性，但没有明显变化规律，3～4年生金佛山方竹显微构造特征相对趋于稳定。此外，环境气候因素与金佛山方竹解剖构造特征均存在一定的相关性，且与输导组织比量、维管束尺寸和薄壁细胞次生壁厚等存在显著相关性。

分析了玻璃纤维长度和掺入量对水泥土抗压和抗拉强度的影响机理。试验结果表明 ,在考察范围内水泥土的强度随着玻璃纤维长度和掺入量的增加而增大 ,且玻璃纤维掺量对水泥土抗拉强度的影响比抗压强度更显著 ,但当玻璃纤维掺入量超过一定限度时 ,水泥土的强度反而会降低。

【目的】研究气调贮藏对壶瓶枣果实细胞壁和角质层成分及其品质的影响,以阐释角质层在果实贮藏保鲜中的作用,并为壶瓶枣采后贮藏保鲜提供依据。【方法】将壶瓶枣果实分别置于低温[(-1±1)℃]和气调[10%O2+0%CO2,(-1±1)℃]下贮藏,定期取样研究其软化率、硬度、可溶性固形物和滴定酸含量,并用傅里叶变换红外光谱法检测果肉细胞壁和果皮角质层的成分变化。【结果】与普通冷藏相比,在整个贮藏期间气调贮藏能够更好地保持壶瓶枣果实硬度、可溶性固形物含量和滴定酸水平,显著降低软化发生率。此外,气调贮藏能够保持果肉细胞壁物质中高含量的酯化果胶和木质素等酚类物质以及角质层中低含量的长链脂肪类物质。【结论】气...