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[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] 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]
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] 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] 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] 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] 中国农业大学学报
[作者]
张琳楠 秦太验 李晓娟 朱伯靖
在线弹性裂纹研究基础上,将热弹塑性对控制方程和边界条件的非线性影响作为伪载荷处理,使得弹塑项以伪体积力和伪面力形式出现,进而将磁电热弹耦合材料三维裂纹弹塑性问题转化为解时域超奇异积分方程问题。针对矩形裂纹,基于裂纹前沿奇性应力分析结果,通过将广义位移间断未知函数表达为基本密度函数与多项式之积,为超奇异积分方程组建立了数值方法。对典型例子进行数值计算,得到裂纹前沿广义应力的变化规律,表明将热弹塑性对控制方程和边界条件的非线性影响作为伪载荷处理是正确的。
[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
研究毛竹材的张开型和剪切型层间断裂行为,并基于能量原理,采用双悬臂梁和端部切口弯曲梁试样测定毛竹材顺纹向的Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性GIC、GIIC。结果表明:1)竹材的Ⅰ和Ⅱ型层间断裂韧性是材料固有的属性,分别表征毛竹材对张开型裂纹和剪切型裂纹在层间扩展时的阻力;2)Ⅰ型裂纹扩展区域沿轴向具有光滑纤维与平整基体的特征,表明竹材基本组织强度及竹纤维/基本组织体间的界面强度较弱;Ⅱ型裂纹扩展区域中基体出现锯齿形受剪切变形的特征,表明基本组织在断裂前产生较大的剪切变形,故后者较前者吸收更多的断裂能(GIIC≈2.5GIC)。从整个断口形貌来看,裂纹扩展是在基体间和纤维/基体的界面上进行的,均为自相似断...
关键词：
竹材 层间断裂韧性 Ⅰ型 Ⅱ型
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
蒋佳荔 吕建雄 赵广杰
为了弄清楚不同化学试剂处理引起木材内部分子构造的变化及其分子的运动状态,该研究针对杉木试材,采用动态粘弹性分析仪,测定了含水率在纤维饱和点状态下脱木素处理木材、DMSO处理木材和非晶化处理木材以及素材,在-100～10℃、0.5～10Hz的动态粘弹性.研究结果表明:①在-100～10℃范围内观察到两个松弛过程,-30℃附近的α松弛过程和-100℃附近的β松弛过程;②频率越高,损耗模量峰值对应的温度越高,贮存模量随着温度的升高而降低;③α松弛过程中非晶化处理木材的活化能最高,DMSO处理木材次之,脱木素处理木材与素材接近;④木材发生α松弛过程的主要原因是吸着水分子的回转取向运动,发生β松弛过程的...
[期刊] 林业科学
[作者]
龚蒙
用电阻应变法测定木材顺纹抗压弹性常数的研究龚蒙（南京林业大学南京２１００３７）关键词木材，电阻应变法，弹性模量，柔量木材弹性常数是反映木材刚性的指标，也是木结构设计和木质复合材料设计的重要参数。电阻应变法（简称电测法）在木材科学中的应用是最近二、三十...
关键词：
木材,电阻应变法,弹性模量,柔量
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
蒋佳荔 吕建雄
该文研究了不同含水率平衡态下杉木人工林木材的动态粘弹性质.测定的温度范围为-120~40℃,频率范围为0·5~10Hz.结果表明:①随着含水率增加,木材的贮存模量随温度升高而降低的程度增大.②在测定温度范围内观察到两个力学松弛过程,较高温度域的α力学松弛过程是由低分子量的半纤维素发生玻璃化转变引起的;低温域的β力学松弛过程是基于木材细胞壁无定型区中伯醇羟基的回转取向运动与吸着水分子的回转取向运动两者叠加而成.③力学松弛过程的损耗峰温度随着含水率的增加而降低,随着测量频率的增加而向高温方向移动.④力学松弛过程的表观活化能随着含水率的增加而减小.
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