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[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
喻云水 周蔚虹 刘学
竹质工字梁是将慈竹竹帘胶合板锯裁成翼缘板与腹板后,通过等边角钢用螺钉联接而成。采用两端简支,在梁跨方向三分点处进行两点加载试验,量测竹质工字梁的应变和变形。结果表明:工字梁翼缘与腹板之间的螺钉连接可靠性与有效性不高,腹板边缘与翼缘之间的剪力不能有效传递;腹板端部发生剪切破坏,腹板受拉区发生裂缝。
关键词：
竹质工字梁 慈竹 竹帘胶合板 力学性能
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
刘瑞越 卢迎 陈领 杨钦南 吴珍珍 陆冬冬 王解军
【目的】为了解决胶合木工字梁弯曲加载时，因为腹板的胶合木抗剪强度较低，在没有充分发挥木材的抗拉和抗压能力时就发生胶合木工字梁腹板顺纹剪切破坏的问题。【方法】本研究设计了一个腹板是工字钢梁，上下木板采用螺栓连接的新型钢木组合工字梁，并与胶合木工字梁一起进行三分点弯曲加载对比试验，分别观察木-钢组合梁和胶合木梁的破坏模式、跨中挠度变化、截面高度和翼板的应变发展情况，研究2种结构梁的截面承载力。【结果】胶合木工字梁的破坏模式为脆性的顺纹剪切破坏；木-钢组合工字梁的破坏模式为钢腹板屈服且木材翼缘发生了顺纹剪切破坏；木-钢组合工字梁的极限荷载、初始刚度、强度储备分别比胶合木工字梁高出79.7%、3.2%、140.1%；达到极限荷载时木-钢组合工字梁顶板木材翼缘的最大纵向压应变约是胶合木工字梁的2.08倍，底板木材翼缘的纵向拉应变约是胶合木工字梁的2.75倍。【结论】木-钢组合工字梁是一种科学合理的组合形式，不仅有效地解决了胶合木工字梁在弯曲加载下因纵向抗剪强度较低而发生剪切破坏的问题，而且可为木-钢组合工字梁在大跨径的梁单元结构研究提供参考。采用Rammer公式计算得到的胶合木工字梁的抗剪强度与试验误差为4.49%。该研究成果也使得木-钢组合工字梁的木材拉压强度能很好地发挥。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
郎健珂 陈强 王解军
为解决木材利用率低、成本高的问题,提出了一种以零碎短木粘结竹集成而成的竹-短木组合梁。通过3根木梁、3根直拼的竹-短木组合梁(SBT)和3根搭接的竹-实木组合梁(OBT)的三分点加载受弯对比试验,研究了其破坏形态、极限承载力和位移延性等。结果表明:竹-短木组合梁破坏类型为脆性破坏;竹-短木组合梁跨中截面沿高度应变仍基本符合平截面假定;OBT试件受弯承载力平均提高1.6%,力学性能媲美木梁;最后提出了受弯承载力计算简式,与试验结果较为吻合。竹-短木组合梁替代木梁,在小跨度木结构工程中具有应用价值。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
刘佳桐 雷云 郦维 陈领 刘瑞越 王解军
【目的】为促进木结构在大型工程中的应用范围，本研究提出了一种以落叶松胶合木板作为上下翼板、焊接冷弯薄壁槽钢作为腹板并通过螺栓连接的木-钢组合箱梁。【方法】采用分级加载的方式分别对3根木-钢组合箱梁和1根木箱梁进行弯曲加载试验，观测组合箱梁和木箱梁在荷载作用下翼缘和腹板的应变变化、挠度的发展、破坏过程及形态变化，研究其抗弯极限承载力和抗弯刚度等力学性能，并基于ABAQUS建立了有限元模型对组合箱梁及胶合木箱梁进行数值模拟分析。【结果】组合箱梁的翼板与腹板组合性能较好，最终均为下翼缘木板受拉断裂的破坏模式，同时伴随着钢材局部屈曲和上翼缘木材的局部劈裂等破坏；木箱梁为腹板顺纹剪切破坏。相比胶合木箱梁，组合箱梁的抗弯极限承载能力平均提升了30.33%，但初始刚度平均降低了34.42%；根据翼板横向应变分布计算了木箱梁和木-钢组合箱梁上翼缘的剪力滞系数以及有效分布宽度。有限元模型与试验结果吻合良好，能有效预测木-钢组合箱梁及胶合木箱梁的弯曲性能。【结论】木-钢组合箱梁充分发挥了木材和钢材的力学性能，相比于纯木箱梁，抗弯承载力提升显著，说明木-钢组合箱梁是一种科学合理的组合形式，研究成果可为木-钢组合箱梁的后续研究提供一定的理论基础。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
刘学 喻云水 周蔚虹
利用竹胶合板与L型钢制备用于竹结构房屋支撑作用的竹质建筑结构柱,采用双向刀铰与500吨长柱试验机对其进行静态抗压测试,测量结构柱抗压性能,观察其在轴向压力作用下的压缩、弯曲变形,分析竹帘胶合板力学性能、连接方式、破坏形式等对结构柱力学性能的影响。结果表明:竹质建筑结构柱结构柱破坏荷载为700 kN,抗压强度为33.26 MPa;竹质建筑结构柱端部出现局部受压破坏;竹质建筑结构柱翼缘与侧板之间的螺钉连接强度不高,两者之间所受剪力不能有效传递。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
陈超意 李万兆 梅长彤
【目的】定向刨花板通过大片刨花的定向铺装和胶合热压制成，是一种重要的工程材料。深入研究应用环境对OSB抗弯性能的影响，可以为优化OSB加工工艺和应用方式提供必要的理论支撑。【方法】选取13 mm厚的OSB为研究对象，调整试件含水率，采用三点弯曲静力法对OSB循环加载，同步使用数字散斑相关分析技术记录应变分布，评价其挠度并揭示其发生原因。【结果】环境湿度升高会使OSB含水率和厚度增加，刨花间空隙和刨花裂隙扩大。OSB在相对湿度（95±3）%下陈放后，其挠度显著增加，继续在相对湿度（65±3）%下陈放后，其挠度仍大于初始挠度。OSB在相对湿度（95±3）%下陈放后不施加载荷，继续在相对湿度（65±3）%下陈放后，其挠度与初始挠度接近。仅在相对湿度（65±3）%下陈放，循环次数对OSB挠度影响不明显。OSB含水率出现波动后，第1次循环加载的挠度明显增加，之后的循环次数增加对挠度影响不明显。载荷状态下，仅在相对湿度（65±3）%下陈放的OSB应变分布均匀，空气湿度变化会造成OSB出现应变集中。含水率增加会降低OSB内部应变迁移效率，主要表现为板子上下表面的弯曲应变集中和两个相反方向的剪切应变分布明显。【结论】系统探索了环境湿度和循环加载对OSB抗弯性能的影响，并基于应变分布揭示了发生原因，研究结果对OSB加工工艺优化和应用范围拓展具有一定指导意义。
关键词：
定向刨花板 应用环境 挠度 应变分布
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
杨欣 张方达 黄艳辉 费本华
【目的】目前对于径向竹篾的相关研究较少，且未有竹节对径向竹篾性能影响方面的研究。研究随高度变化径向竹篾的结构特征、抗弯和抗拉性能变化规律，以及竹节对其力学性能的影响，可为径向竹篾在竹木复合集装箱底板应用中的结构设计和工艺优化提供理论依据以及技术参考。【方法】采用4年生不同高度毛竹制备的径向竹篾，分析不同高度等级的径向竹篾尺寸大小、通直度和竹节等结构特征，并研究其抗拉和抗弯性能随竹筒高度的变化规律以及竹节的影响。【结果】由地面向上沿竹竿方向，上部径向竹篾的结构规整度最差，中部竹篾的通直度高且两端厚度偏差小，下部竹篾的竹节数最多。径向竹篾的抗拉强度和弹性模量随高度的增加而逐渐增大，抗弯强度和模量随高度的增加呈先减小后增加趋势。竹节影响径向竹篾的力学强度，虽然使上、中、下部径向竹篾的抗拉强度分别降低了28.9%、28.4%和10.5%，但却使上、中、下部径向竹篾的抗弯强度分别提高了27.8%、26%和42.4%，这极大提升了集装箱底板的多点负载和抗变形能力。【结论】中部径向竹篾厚度偏差小，通直度高于上、下部竹篾。随高度方向的增加，径向竹篾的抗拉性能逐渐增强，抗弯性能先减小后增大。竹节会影响径向竹篾的结构规整度，虽会降低其抗拉性能，但却能提高其抗弯性能。
关键词：
毛竹 径向竹篾 竹节 结构特征 力学性能
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
邹能 钱丽华 黄书烽
为了认识熔融沉积成型机理,获得实验条件下打印零件的力学性能,该文使用ABS材料在不同成型温度下制备试样,并对试样做抗弯试验,获得了ABS材质在不同成型温度下的抗弯峰值力,并估算出成型件层间黏结的强度值。通过分析FDM试样的抗弯峰值力参数,验证了FDM成型的机理,获得了试样的抗弯峰值力数据。最后对比了ABS材质和PLA材质抗弯峰值力,由实验结果可知ABS材质成型温度提高对样件的力学性能更有利,PLA材质的层间结合力高于ABS材质,工艺性更好。
关键词：
熔融沉积成型 力学性能 层间黏结
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
王希俊 申士杰 靳婷婷 袁卉 赵书平
通过对预应力ＦＲＰ增强竹木集成材的抗弯实验，研究了不同预应力ＦＲＰ对集成材抗弯强度、弹性模量及中性轴的影响，实验结果表明：在预应力ＦＲＰ增强竹木集成材中，３０％ＵＴＳ预应力ＦＲＰ增强竹木集成材的抗弯强度、弹性模量及中性轴偏移最大，抗弯强度达到７３．０５ ＭＰａ，弹性模量７３１２．８０ ＭＰａ，相对于无预应力ＦＲＰ增强的竹木集成材中性轴向下偏移１．７３ ＭＭ。并且集成材在一次破坏后，３０％ＵＴＳ、４０％ＵＴＳ预应力ＦＲＰ增强竹木集成材承受荷载仅分别下降１１％，１８％，而无预应力ＦＲＰ增强竹木集成材则急剧下降４６．８０％。
[期刊] 林业科学
[作者]
盛叶 何钰雯 郭任坤 何乘根 郭楠
【目的】通过重组竹抗弯力学试验和理论分析，提出重组竹抗弯强度和抗弯弹性模量特征值取值建议，拟合相关关系，为重组竹在建筑结构中的应用提供参考。【方法】参考ASTM D143—14等规范，对40个重组竹试件进行抗弯力学性能试验，结合试件的荷载-跨中位移关系曲线以及各阶段的破坏模态，分析其受力性能；运用统计学理论，分别采用参数法、非参数法以及相关规范计算方法求出抗弯强度和抗弯弹性模量特征值。【结果】由试件的荷载-跨中位移关系曲线可知，重组竹抗弯破坏经历3个阶段，加载初期变形与荷载呈线性关系，此时试件处于弹性阶段；随着荷载增大，试件受拉区最外侧竹纤维的拉应力达到抗拉强度发生断裂，截面刚度降低，此时试件处于弹塑性阶段；继续加载，裂缝沿试件纵向和中性轴处发展，最终试件达到极限荷载后发生破坏，试件受压区未发现明显破坏。对于抗弯强度特征值，参数法计算结果均高于非参数法，基于正态分布和对数正态分布计算的抗弯强度特征值十分接近，且均大于Weibull分布计算的特征值；对于抗弯弹性模量，参数法、非参数法以及相关规范计算的特征值较为接近。【结论】对比3种计算方法的准确度，取非参数法计算的5%分位值作为抗弯强度特征值，取参数法计算的5%分位值作为抗弯弹性模量特征值，在此基础上，提出不同抗弯弹性模量等级对应的抗弯强度建议取值。
关键词：
重组竹 抗弯强度 抗弯弹性模量 特征值
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
叶琦 管成 张厚江 龚迎春 隋永峰 刘丽阁
【目的】通过对辐射松层板指接工艺的研究，优化指接过程中的参数，提高指接层板的力学性能；基于应力波方法，开展对指接层板抗弯性能的无损检测研究，提高指接层板的强度稳定性。【方法】通过预试验过程确定端压，选择4种不同指长的铣刀，设定3种不同嵌合度大小，研究3因素对指接层板抗弯性能的影响，进而从中选出较优指接参数组合并与标准比对；采用应力波方法检测试件动态弹性模量，并分析密度与动态弹性模量两种无损检测参数与静态弹性模量、抗弯强度两种抗弯性能参数的关系，通过检测层板的密度、动态弹性模量对其抗弯性能进行评估。【结果】指接参数对抗弯强度存在较大影响，其中指长与嵌合度对抗弯强度存在一定影响，端压对抗弯强度影响不大；本试验范围内，较优指接参数组合辐射松层板抗弯强度均值可达到29.80 MPa，标准值为20.64 MPa，静态弹性模量为8 533 MPa；试件动态弹性模量与静态弹性模量、抗弯强度和层板密度与静态弹性模量、抗弯强度之间均存在显著相关关系，其中使用动态弹性模量评估层板抗弯性能的预测模型要显著优于基于密度的预测模型。【结论】基于端压–位移曲线理论，本研究给出的辐射松结构集成材较优指接参数组合为指长15 mm、齿顶宽0.8 mm、齿底宽0.7 mm、齿根宽3.3 mm、斜度1/12.90、嵌合度0.1 mm、端压11～17 MPa。基于应力波检测动态弹性模量的方法能够较好地评估指接后辐射松层板的抗弯性能。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
叶琦 管成 张厚江 龚迎春 隋永峰 刘丽阁
【目的】通过对辐射松层板指接工艺的研究，优化指接过程中的参数，提高指接层板的力学性能；基于应力波方法，开展对指接层板抗弯性能的无损检测研究，提高指接层板的强度稳定性。【方法】通过预试验过程确定端压，选择4种不同指长的铣刀，设定3种不同嵌合度大小，研究3因素对指接层板抗弯性能的影响，进而从中选出较优指接参数组合并与标准比对；采用应力波方法检测试件动态弹性模量，并分析密度与动态弹性模量两种无损检测参数与静态弹性模量、抗弯强度两种抗弯性能参数的关系，通过检测层板的密度、动态弹性模量对其抗弯性能进行评估。【结果】指接参数对抗弯强度存在较大影响，其中指长与嵌合度对抗弯强度存在一定影响，端压对抗弯强度影响不大；本试验范围内，较优指接参数组合辐射松层板抗弯强度均值可达到29.80 MPa，标准值为20.64 MPa，静态弹性模量为8 533 MPa；试件动态弹性模量与静态弹性模量、抗弯强度和层板密度与静态弹性模量、抗弯强度之间均存在显著相关关系，其中使用动态弹性模量评估层板抗弯性能的预测模型要显著优于基于密度的预测模型。【结论】基于端压–位移曲线理论，本研究给出的辐射松结构集成材较优指接参数组合为指长15 mm、齿顶宽0.8 mm、齿底宽0.7 mm、齿根宽3.3 mm、斜度1/12.90、嵌合度0.1 mm、端压11～17 MPa。基于应力波检测动态弹性模量的方法能够较好地评估指接后辐射松层板的抗弯性能。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
周臻徽 丁科 何朝红 李建军
重组竹与竹集成材是两种应用较为广泛的竹质工程材料,对其力学性能的研究有助于扩展其在工程上的应用。本研究对重组竹和竹集成材进行了抗弯和抗压力学性能试验,分别得到了它们的抗弯弹性模量、抗弯强度、抗压弹性模量和抗压强度,并分析了两种竹质工程材料的不同破坏情况。试验结果表明:重组竹的抗弯和抗压力学性能要优于竹集成材;重组竹抗弯破坏表现为脆性破坏,竹集成材则表现出一定的延性特性;竹材的力学性能与其本身材料性能和胶合面的力学性能有关。
关键词：
重组竹 竹集成材 抗弯试验 抗压试验
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
任文涵 张丹 王戈 李文燕 程海涛
为评估造纸废弃竹屑增强高聚物制备竹塑复合材料的可行性,采用竹粉、竹屑、竹浆纤维、竹屑+竹浆纤维共混4种竹质纤维,分别以50%的质量比增强高密度聚乙烯(HDPE)制备竹质纤维-HDPE(竹塑)复合材料,并对比分析了竹屑-HDPE复合材料与其他3种竹塑复合材料的力学和热性能。结果表明:与常规的竹粉-HDPE复合材料相比,竹屑-HDPE复合材料有较好的拉伸性能,但是弯曲性能较差。其拉伸强度和模量分别比竹粉-HDPE复合材料提高了45.94%和114.09%;而弯曲强度和模量分别比竹粉-HDPE复合材料降低了8.08%和17.64%。竹屑-HDPE复合材料有较好的热性能,与竹粉-HDPE复合材料相比,...
关键词：
竹质纤维 复合材料 力学性能 热性能
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
陈强 郎健珂 王丽峰 王解军
【目的】竹、木结构使用越来越广泛,传统竹、木结构跨度、结构尺寸和承载力受到材料特性多因素影响,大多以钢木、木混等组合居多,竹木组合结构很少,对竹木组合结构受力特性研究甚少。揭示竹木组合梁结构受力特性与承载力计算关系。【方法】以原木为骨架,利用环氧树脂胶合剂连接竹集成材一种竹-原木组合梁试验模型,采用结构尺寸和特性一致的3根原木梁和3根竹-原木组合梁,进行了三分点加载受弯对比试验,分析两种结构梁的破坏形态、极限承载力、抗弯刚度和应变变化规律。【结果】1)原木梁和竹-原木组合梁均发生脆性破坏,两种原材料天然缺陷对受弯承载力有较大影响。2)跨中截面沿高度应变仍基本符合平截面假定,说明竹材和木材能够协同工作。3)竹-原木组合梁相比原木梁组平均值抗弯承载力提高了38.8%,刚度提高43.3%,跨中挠度增加24.2%。4)竹原木组合梁受弯承载力计算简式的理论计算与与试验结果进行对比,竹-原木组合梁极限承载力相比原木梁提高37.36%与试验结果提高38.8%,平均误差值在5%以内。【结论】说明竹片充分发挥抗拉性能,抗弯刚度和承载力均有较大提高;假定推理出了数值模拟与试验结果吻合较好,该研究成果对于竹-木组合结构设计以及在木结构工程中的应用提供了试验和理论依据。
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