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[期刊] 林业科学
[作者]
邵卓平 任海青 江泽慧
本文应用柔度法测定了杉木的断裂韧性。研究表明 :( 1 )柔度法是一种有效可行的实验标定方法 ;选用指数函数C =αexp( βa w)能够很好地表达柔度与裂纹长度间的关系。 ( 2 )本次实验测定的杉木断裂韧性KTLIC =4 82 5MPa·mm1 2 。
关键词：
木材断裂力学 断裂韧性 实验标定 柔度法
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
满轲 刘晓丽 宋志飞 郭占峰 柳宗旭 于云鹤
基于直切槽半圆盘弯曲(notched semi-circle bend,NSCB)试件及断裂韧性测试方法,分别对北京房山花岗岩样品实施了静态和动态断裂韧性试验,获得了其静态与动态断裂韧度的定量关系,发现在文中采用的中高应变率条件下,动态断裂韧度值为静态断裂韧度值的1.3～2.6倍。采用不同表面形貌刻画技术(SEM、激光共聚焦显微镜、高速摄像机等)对破坏岩样的表面形貌进行观测与表征,获得了岩石表面的三维重构及其粗糙度,其静态和动态断裂都是呈I型裂纹拉伸破坏模式,动态与静态裂纹扩展差异的原因在于应力波在岩样内部界面处的来回反射,诱导微裂纹的萌生、汇合与贯通;裂纹传播过程均经历了加速阶段和减速阶段,裂纹传播速度与其表面三维形貌重构的相对高度变化趋势一致,同样与表面粗糙度变化规律相吻合。岩石静态与动态行为的本质区别是:材料在动态加载时所表现出来的率效应(惯性效应),与材料自身由物理、几何引起的结构效应,此两类效应存在相互抵消、此消彼长的本质属性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张玉财 马建山 周凡
该综合性实验设计，明确了材料、裂纹缺陷尺寸等参数对断裂韧性测试值的影响规律，再现了实验测试过程中的裂纹扩展过程。实验结果显示，脆性特征明显的材料，其断裂韧性值相对较小；断裂韧性测试值随初始裂纹长度的增加而逐渐减小；平面应变状态的测试值最大，三维应力状态的测试值次之，平面应力状态下的测试值最小。通过该综合性实验的开展，学生能够直观观察裂纹的扩展过程，较好地掌握断裂韧性计算的基本理论，有助于激发学生的创新潜能，培养解决复杂工程问题的能力。
关键词：
断裂韧性 实验测试 有限元仿真 综合实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李立英 韩彬 王晓磊 夏君姿 李学达 韩涛 李美艳
针对超低温裂纹尖端张开位移（CTOD）实验中存在的试样对中不准确和温度控制不精确等问题，该文对现有设备进行了改进并展开测试实验。首先，选用9Ni钢焊接液化天然气（LNG）储罐并使用扫描电镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）观察焊接接头的组织形貌；然后，用改进的CTOD实验装置测定接头的断裂韧性；最后，使用光学显微镜（OM）、SEM和EBSD分析CTOD断口形貌和疲劳裂纹的走向。实验观察到在焊接接头的熔合线处存在宽度约17μm的过渡层，元素Mo和Nb发生了偏聚，焊缝疲劳裂纹穿晶扩展；热影响区CTOD值低于焊缝且离散性较大，在主体实验过程中，出现了pop-in现象，产生的微裂纹沿熔合线粗晶区一侧扩展；粗晶区晶粒宽度达50～100μm，组织为粗大的板条马氏体，且大角度晶界比例较低。由实验可知粗晶区是整个接头断裂韧性最薄弱的区域。
[期刊] 林业科学
[作者]
邵卓平 江泽慧 任海青
阐述了线弹性断裂力学 (LEFM)的原理以及在木材中应用的特殊性 ,并以杉木和马尾松为研究对象 ,采用不同试样和方法测定了木材的顺纹断裂韧性KTLIC 。研究表明 ,建立在各向同性体之上的LEFM原理对木材裂纹顺纹扩张是适用的 ,其顺纹断裂韧性是木材的固有属性
[期刊] 林业科学
[作者]
邵卓平 任海青 江泽慧
以杉木为研究对象从宏观和微观上研究了木材横纹断裂的性质 ,并阐述了木材的强韧机理。研究表明 :木材横纹I型裂纹扩展方式是先沿纤维开裂伸展 ,然后再沿横截面作韧性断裂 ,其扩展过程分线性、稳定和非稳定 3个阶段 ;顺纹启裂时的断裂韧性与试件尺寸无关 ,是木材的固有属性 ;木材因其多胞及纤维增强的多层胞壁结构 ,而具有很强的抗横断韧性 ,不会因裂尖应力奇异性而发生低工作应力破坏 ,故在对含横纹理裂纹的木构件作安全设计时 ,建议仍采用传统的强度准则 ,考虑净尺寸上的常规强度即可。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李振瑞 李芸琪 林兰英 刘杏娥
【目的】借鉴复合材料中纤维拔出方法探究木材/酚醛树脂（PF）胶合试件真实的界面剪切强度，分析拔出木条的断裂形貌和细胞壁层的破坏模式，为揭示木材胶合界面的断裂机理提供理论支撑。【方法】根据前期试验条件探索，分别制备得到两种类型木材胶合试件：早材木条/PF树脂和早–晚材木条/PF树脂。利用万能力学试验机和超景深三维显微镜测得的数据计算出平均界面剪切强度，采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征手段分析界面相内聚合物分子间作用形式、拔出木条的宏观断裂形貌、微观尺度细胞壁层破坏模式以及裂纹的萌生与扩散。【结果】载荷–位移曲线表明：拔出过程中木条/PF树脂界面相均发生脆性断裂，早材木条/PF树脂的界面剪切强度为（1.23±0.12）MPa，而早–晚材/木条/PF树脂的界面剪切强度为（3.66±0.11） MPa，约为早材木条的3倍。FTIR分析得出：木材与PF树脂聚合物分子间被证实发生化学交联反应，增强界面相黏结性能。SEM结果显示：拔出后埋入顶端早材木条试样的断裂类型为剪切破坏，而埋入底端早材木条的断裂类型为拉伸–剪切破坏共存；拔出后早–晚材木条试样的断裂类型以碎片化拉伸破坏为主。AFM图像表明：拔出后早材木条试样以跨壁层破坏为主，起始裂纹发生在厚度变化较大的相邻管胞壁的S_2层，随后沿着S_1/S_2界面扩展；拔出后早–晚材木条试样晚材细胞S_2层起始裂纹同时沿着CML/S_1和S_1/S_2界面扩展；此外，交叉场区域容易发生应力集中，外部拉力载荷使得射线细胞发生剥离或整体脱落。【结论】PF树脂在早材和晚材中渗透差异导致两种类型胶合界面的剪切强度差异，早材木条和早–晚材木条自身结构和性能的差异性是造成拔出后界面断裂形貌差异的主要原因。
[期刊] 林业科学
[作者]
邵卓平
木材承载时细观结构上的损伤会在木材中扩展,并且损伤和缺陷在载荷下的演化行为决定着木材的宏观力学行为。木材的细观损伤基元可以归纳为4类:1)胞、壁层间界面损伤;2)细胞壁屈曲与局部塌溃损伤带;3)微孔洞损伤与汇合;4)微裂隙损伤(区)。追踪分析木材从变形、损伤到断裂破坏的全过程,探明微结构演化与宏观行为关系,有助于揭示木材破坏的机制,并从中获得新的木材构造与其强韧功能相互关系的认识,对研发能够克服木材缺点、具有特殊强韧性能的新型木基复合材料具有重要指导意义。
关键词：
木材损伤断裂 细观损伤基元 唯象学方法
[期刊] 林业科学
[作者]
邵卓平 陈品 查朝生 季坤
以2种针叶材、2种阔叶材为试材,研究无缺陷试件和含横纹裂纹试件在弯曲破坏过程中材料内部微结构演化的声发射特性,并利用声发射特征参数对几种损伤类型进行辨识。结果表明:1)无缺陷试件在加载初期声发射事件发展较为缓慢,且出现的主要是一些低振幅的AE信号,而大量高振幅AE信号出现在峰值载荷附近及韧性断裂阶段;2)利用声发射监测含裂纹试件在三点弯曲载荷下的损伤并断裂全过程,可以明显地识别裂纹尖端启裂和扩展的不同阶段;3)声发射信号的特征与损伤模式有关,胞壁断裂对应的AE特征为高幅值、高能量及长持续时间,而胞壁界面损伤与层裂损伤和细胞屈服与压溃损伤对应的AE特征为低幅度、低能量及短持续时间;4)木试件在低...
[期刊] 林业科学
[作者]
任海青 江泽慧
使用扫描电子显微镜观察杉木、马尾松横纹拉应力、顺纹拉应力及冲击载荷作用下的破坏表面 ,结果表明不同的加载方式、加载速度对木材的断裂过程有影响 ;木材的微观构造影响其断裂过程。
关键词：
杉木 马尾松 扫描电子显微镜 断裂过程
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
田振农 张乐文
通过理论与试验分析相结合的方法,建立木材多尺度力学分析模型,分析木材的宏观力学性质和断裂机理。在假设木材是含裂纹的各向异性材料基础上,建立了断裂力学分析模型,并用该模型研究了含边缘Ⅰ型裂纹的有限大板的应力场和应力强度因子;进一步分析了木板紧凑拉伸时裂纹的几何特征对应力强度因子的影响,建立了应力强度因子的无量纲关系式;结合模型试验,得到木材的横纹断裂韧性和顺纹断裂韧性参数。结果表明:裂纹的存在对其附近应力场的影响很大,在张应力情况下容易引起木材的断裂,而且顺纹断裂韧性与横纹断裂韧性的差别很大。
关键词：
断裂韧性 应力强度因子 正交各向异性
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
孙艳玲 赵东 高继河
该文回顾了国内外木材断裂力学的发展现状,并介绍了数字散斑干涉技术在位移、应变、振动和医学诊断等领域中的应用和国内外发展状况,提出了一种新的研究方法,并对该方法作了介绍和探讨。
关键词：
木材 断裂力学 数字散斑相关
[期刊] 林业科学
[作者]
骆秀琴 管宁 张寿槐 陈益泰 支济伟
对１５株浙江产杉木株内不同高度和圆周不同方位上木材的抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和木材密度的差异，木材密度的径向变异模式和木材力学性质与木材密度的相关关系进行了测定和分析。主要结果是：抗弯强度和抗弯弹性模量在株内不同高度上差异特别显著；顺纹抗压强度和木材密度未表现出显著差异；在圆周不同方位上，三项力学性质和木材密度均为南北向高于东西向，差异不显著；木材密度径向变异模式在不同高度和不同方位上均为接近水平有一定波动的直线；三项力学性质与木材密度的相关关系在不同高度和不同方位上均特别显著，但不同力学性质与木材密度的相关系数有明显差异，不同高度上和圆周不同方位上，亦有差异。
关键词：
木材力学性质,木材密度,株内变异
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
刘瑛 高甲荣 顾岚
以北京市怀柔区怀九河为例,运用三点抗弯的方法,对金丝柳、旱柳、紫穗槐和荆条4种植物进行枝条抗弯实验,通过对植物枝条柔韧性的研究,筛选出适用于退化河岸带土壤生物工程生态修复的植物材料。结果表明:将植物的力学特性分析作为河岸带土壤生物工程植物材料的选择依据是一种可行的方法;弹性模量小、抗弯力大的植物是土壤生物工程施工中优先选择的植物材料。研究表明:抗弯力强度与植物直径呈显著正相关关系;荆条弹性模量最大且远高于其他3种植物,其次为紫穗槐;旱柳和金丝柳弹性模量差异不大;荆条的抗弯力最大,旱柳最小。因此从力学角度出发,在土壤生物工程植物材料筛选中,乔木树种优先选择金丝柳,其次为旱柳;灌木树种优选紫穗槐,...
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