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[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
林沁雨 文程生 刁玥 燕力榕 高颖
【目的】正交胶合木(CLT)的出现使木结构建筑突破了以往的层高限制,但现在采用的金属连接件连接方式降低了CLT材料的使用效率,浪费了CLT材料的力学性能优势。因此,连接节点成为CLT研究的关键性问题。对榫卯连接在CLT墙体-墙体处的节点应用进行抗剪性能研究,并与自攻螺钉的连接性能相比较,以探究榫卯连接节点在CLT建筑中的应用提供科学依据。【方法】分别对自攻螺钉与燕尾榫连接的两类CLT墙体节点H型试件进行单调与低周反复加载试验,得到试件在纯剪作用下的荷载-位移曲线、滞回曲线、骨架曲线等参数,并结合破坏现象比较分析了两类试件的初始刚度、最大承载力、耗能、刚度退化、强度退化等力学特性。【结果】钉节点一般先于CLT材料破坏,并损坏连接处木材,而燕尾榫节点后于CLT材料发生破坏;在单调加载试验中,燕尾榫节点的延性略低于钉节点,但最大承载力、极限位移、屈服荷载、屈服位移与耗能分别高出钉节点313.50%、35.38%、370.80%、92.76%、459.64%;在低周反复加载试验中,钉节点延性较差,燕尾榫节点延性相对较好,燕尾榫正向加载的最大承载力高出钉节点455.54%,负向加载的最大承载力高出钉节点234.74%,且燕尾榫节点维持刚度和强度的能力,以及耗能能力均优于钉节点。【结论】与钉节点相比,燕尾榫节点可以更大地发挥CLT材料的优点,以推动CLT建筑的工程应用。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
贾苑 乔菁 张佳男 刁玥 高颖
【目的】正交胶合木(CLT)较之传统的结构用工程木质材料,因其优异的材料性能使得现代木结构建筑能够向高层建筑发展。然而,现有的结构连接节点并不能完全体现CLT板材本身所具有的优异性能。对T型连接件在CLT墙体-楼板处的节点应用进行抗剪性能研究,并与角钢的连接性能进行比较,以探究T型连接件节点的可行性,为T型连接件在CLT建筑中的应用提供科学依据。【方法】分别对角钢连接节点试件、不同螺栓直径的T型连接件节点试件进行了单调加载试验。通过特征值分析法,对试验所得的荷载-位移曲线进行分析,对比不同连接节点形式下的峰值荷载、初始刚度、延性系数和耗能情况。【结果】相比传统的角钢连接节点,T型连接件节点的金属件破坏程度低,木材破坏程度高,且其峰值荷载提高了142.5%,初始刚度提高了125.0%,延性系数下降了33.2%,耗能提高了132.6%。当T型连接件节点的螺栓直径从10 mm增大到12 mm时,其峰值荷载提高了13.2%,初始刚度提高了13.7%,延性系数提高了16.2%,耗能提高了14.8%。【结论】T型连接件能更好地抵抗墙体-楼板节点的剪切力,并能更好地体现CLT自身的刚度,且T型连接件用于CLT建筑中墙板-楼板节点的力学性能总体好于角钢。对于T型连接件节点,适当增大螺栓的直径可提高其连接强度,但提高程度有限。
[期刊] 林业科学
[作者]
滕启城 王菲彬 阙泽利 曾楠
【目的】基于规格材上不同角度钉入圆钢钉和自攻螺钉的握钉力性能测试,研究不同钉入角度、木材密度和木材径、弦向对握钉力性能的影响,为木结构钉连接设计提供更完善的科学依据。【方法】以落叶松和白云杉规格材为研究对象,参考握钉力性能试验国家标准,选取国产直径2. 5 mm的圆钢钉和直径4. 0 mm的自攻螺钉,长度均为50 mm,在满足国标最小钉边距、端距和间距的要求下,与木纤维分别成90°(横纹)、60°、45°和0°(顺纹)钉入规格材,在自主设计的多角度握钉力试验夹持装置上以3 mm·min-1恒定速度拔出并得到破坏荷载,比较分析不同条件下的握钉力。【结果】1)随着钉入角度减小,钉拔出时的荷载-位移曲线峰愈加尖锐,自攻螺钉握钉力大于白圆钢钉,密度较大的落叶松的握钉力大于白云杉,且对自攻螺钉的握钉力刚度明显大于白云杉,但相同角度条件下拔出时的荷载-位移曲线特征基本相似; 2) 90°钉入时圆钢钉和自攻螺钉的握钉力均大于0°,但从90°到0°圆钢钉的握钉力先增大后减小,而自攻螺钉则相反; 3)白云杉径面自攻螺钉的握钉力大于弦面,其圆钢钉的握钉力没有规律,落叶松径面圆钢钉的握钉力小于弦面,其自攻螺钉的握钉力没有规律。【结论】钉与木纤维之间的角度对规格材握钉力具有显著影响,随着角度减小,规格材对自攻螺钉的握钉力先降低后增大,而对圆钢钉的握钉力则相反。规格材径面和弦面的握钉力没有确定关系,在木结构握钉力设计值计算时无需考虑年轮角度参数。欧洲木结构设计规范(BS EN 1995-1-1:2004)推荐的计算公式为螺钉握钉力随着钉入角度减小而减小,测试结果证明该公式在0°时握钉力估算过于保守。端面钉入的自攻螺钉被拔出时,荷载-位移曲线和破坏特征均表明其为明显的脆性破坏,在实际工程中木构件端面上使用自攻螺钉连接需要有效的增强措施和强度验算。
关键词：
钉入角度 自攻螺钉 握钉力 圆钢钉 木材
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
刁玥 贾贺然 孟鑫淼 高颖 张佳男
【目的】力学特征值分析法是评价结构力学性能的有效方法。在木结构领域,以北美ASTM E2126标准,欧洲EN 12512标准和日本Y&K法的3种评估方法接受度较高。正交胶合木(CLT)被认为是一种可建造多高层木结构建筑的重要木质复合材料,目前针对其材料本身特性的研究较为广泛,但是针对其连接系统的开发和研究尚处于初期阶段。【方法】本研究设计了一种用于CLT墙体和楼板连接的T型金属连接件,结合对该连接件构造的抗剪试件试验结果,分别采用上述3种分析方法对节点刚度、屈服点特性和延性系数等力学性能参数进行了对比分析。【结果】Y&K法所得屈服点性质与另两种方法所得点相差较大,EN法计算所得刚度值和延性值略大于另两种方法,ASTM法和EN法在屈服荷载数值的差异性受试验曲线特征影响较大。【结论】综合比较以上对比结果,对于本文设计的CLT墙体-楼板节点,以及其他力-变形曲线发展较为平缓、破坏模式为延性破坏的木结构节点,Y&K法分析结果更具有实际工程应用意义。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
郑维 周宇 李玥
【目的】以常规木基结构板材作夹板的夹板剪力墙在侧向力作用下易出现板边撕裂和钉子拔出破坏,严重制约其抗侧力性能。采用竹胶板作为中心夹板、以自攻螺钉代替常规钉连接件,可在夹板剪力墙中形成墙骨-竹胶板-墙骨的双剪螺钉连接效果,有望改善上述不利破坏。【方法】为探究该方法的可行性,以6组竹胶板双剪螺钉连接试件为研究对象,开展了单调和低周反复加载试验,分析了竹胶板厚度和加载方向变化对其破坏模式、弹性刚度、强度、延性系数等力学特性的影响,明确了其在往复加载过程中的损伤累积规律。【结果】尽管竹胶板双剪螺钉连接不能完全避免板边撕裂和螺钉拔出破坏,但已充分利用了自攻螺钉的高抗弯和抗拔性能,所表现出的极限承载力比由常规木基结构板材和圆钉制作的双剪钉连接高72.4%以上。增大竹胶板厚度有益于提升双剪螺钉连接的极限承载能力,但对弹性刚度的影响并未表现出显著规律。在低周反复荷载作用下,竹胶板双剪螺钉连接中的自攻螺钉易过早发生弯曲疲劳剪断,以致其极限承载力、极限位移和延性系数明显比单调加载时低。综合试验损伤观测和累积损伤指数(D),将竹胶板双剪螺钉连接的损伤划分为五个等级:基本完好(D 0.80)。【结论】分别采用竹胶板和自攻螺钉替代木基结构板材和和常规钉连接件,是提升夹板剪力墙抗侧力性能的一种可行方法。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
张丹 王戈 张文福 程海涛
以毛竹圆竹为研究对象,研究其力学性能的变异规律。结果表明:以圆竹为测试单元毛竹各项性能测试结果不同于以竹片为测试单元测得的结果,但是毛竹圆竹的各项力学性能在竹龄、竹秆部位上的变异规律和竹片力学性能的变异规律相似。随竹秆高度的增加,其纵向抗压强度、纵向抗剪强度、抗弯强度均呈增大趋势;4年生毛竹的力学性能总体优于6年生毛竹。
关键词：
毛竹 圆竹 竹片 力学性能
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
徐鑫 郭克君 谭新建 张殿松 苗振坤 司芳芳
对成熟苎麻茎秆进行横观各向同性假设,参照塑料拉伸、压缩和金属扭转试验以及夹层结构弯曲性能试验的要求和标准,分别对苎麻茎秆、木质部进行拉伸、压缩、弯曲和扭转试验,对韧皮层进行拉伸、压缩试验,测定苎麻茎秆的基本力学参数。结果表明:苎麻茎秆拉伸弹性模量为1 013.19 MPa,压缩弹性模量为14.63 MPa,剪切模量为87.15 MPa,同性面泊松比为0.38,异性面泊松比小于0.016 6;木质部拉伸弹性模量为1 021.85 MPa,压缩弹性模量为16.99 MPa,剪切模量为99.05 MPa,同性面泊松比为0.33,异性面泊松比小于0.020 5;韧皮纤维层拉伸弹性模量为2 004.18 MPa,压缩弹性模量为4.01 MPa,剪切模量为38.76 MPa,同性面泊松比为0.58,异性面泊松比小于0.001 9。
关键词：
苎麻 茎秆 本构方程 力学特征
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
许启铿 王浩然 马世举 丁永刚 王丽坤 刘强
钢结构反力架系统是开展土木工程结构静力、拟静力试验的重要设备。在试验过程中，钢结构反力架系统的力学性能将直接影响试验结果的可靠性。因此，该文以拟静力试验加载全过程的钢结构反力架系统为研究对象，通过测点布置钢结构反力架的关键受力位置，使用Midas有限元分析软件对刚度变化进行有限元分析，验证有限元模型的正确性。结果表明：在水平荷载加载前后，同位置测点应力最大相差28.08%，各测点应力变化较小；Midas计算的钢柱应力与对应试验测点应力最大相差21.64%，Midas计算的钢梁应力与对应试验测点应力最大相差23.97%；在竖向荷载情况下，钢梁Midas位移计算结果误差为18.92%，但通过理论与有限元误差分析，发现Midas计算模型更符合实际边界条件，位移计算结果也更准确；选取相应的设计规范对钢梁进行刚度校核，发现钢梁的刚度条件远小于各规范的限值，证明钢结构反力架系统满足设计和大型试验加载精度的要求。该文的研究结果可为工程结构实验室钢结构反力架系统的设计和优化提供参考。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
颜兵兵 吴豪豪 毕冉 马常友 杜云明
强化人体生物力学性能分析能力有助于提高学生处理外骨骼机器人研究过程中解决人机共融技术问题的技术手段。该文以助力型外骨骼机器人为研究背景，基于OpenSim仿真平台提出了一个人体下肢生物力学性能分析的实验教学方案，以技术层、输入层、模型层和输出层体系结构为视角，梳理出由人体下肢运动信息采集到生物力学性能分析的实验仿真流程。使用OpenSim软件建立人体下肢参数化肌骨模型，经由逆运动学和逆动力学求解器获取下肢运动过程中的关节角与关节力矩，为助力型外骨骼的助力机制研究提供数据支撑。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
陈爱军 牛东 占雪芳 王解军 彭容新 姚嘉帅
为了研究钢夹板—螺栓连接胶合木的抗剪性能,以东北落叶松胶合木—钢夹板螺栓连接件为研究对象,共设计12组(36个)钢夹板—螺栓连接胶合木进行剪切静载试验,结合理论分析和试验结果表明:材料规格和螺栓数目相同时,螺栓错列布置的抗剪能力明显高于并列布置;随着螺栓列数的增加,屈服荷载与极限荷载明显提高,且螺栓列数与剪切荷载呈非线性关系;在多螺栓连接件中,随着螺栓间距的增大,连接件的初始刚度与屈服后刚度呈减小趋势,极限荷载与屈服荷载呈增大趋势。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
周佳乐 冯新 周先雁
落叶松胶合木是一种对其锯材进行加工形成的工程复合材，为研究其基本力学性能和工程适用性，对落叶松木材试件进行抗拉、抗压及抗弯等试验研究，分析了其破坏形态及机理，得到了落叶松胶合木的抗拉、抗压和抗弯强度及弹性模量。结果表明：落叶松胶合木抗压和抗弯试件经历了弹性、弹塑性和破坏３个阶段，表现为塑性破坏；抗拉试件没有明显的屈服阶段，表现为脆性破坏。基于试验结果和理论分析，结合木结构相关设计标准，提出了落叶松胶合木设计建议值，为实际工程应用提供参考。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
雷相科 张雪彪 杨启红 欧阳前超 张超波
根系是植物固土的基本单元，根系力学性能研究是植物根系固土研究的基础。植物护坡工程中，植物根系通过发挥抗剪和抗拉作用提高边坡稳定性。根系抗拉能力是增强边坡稳定性最重要的因素之一，根系抗拉力学性能研究具有重要意义。在分析国内外多种植物根系抗拉力学性能研究的基础上，总结了这些植物根系抗拉力学特性的研究现状，分析比较了植物根系抗拉力学性能研究试验的方法和多种影响因素与植物根系抗拉性能的关系，得出如下结论：１目前尚未形成标准的根系抗拉试验，根系抗拉性能试验研究的方法和设备有待科学规范；２根系直径与抗拉力和抗拉强度关系研究已经形成共识，即根系直径越大，抗拉力越大，抗拉强度越小；３根系抗拉强度随根系采伐时间．．．
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
管成 刘晋浩 张厚江 周卢婧
弹性常数(弹性模量和剪切模量)、强度常数与动态黏弹性是表征足尺人造板力学性能非常重要的3项指标,而弹性常数与强度常数间关系密切,因此,无损检测足尺人造板的弹性常数和动态黏弹性是其力学性能无损检测研究的焦点。本文首先对人造板力学性能及其检测方法进行了概述和归纳,然后对国内外人造板弹性常数和动态黏弹性振动检测研究现状作了汇总与分析,同时指出了足尺人造板力学性能振动检测已有研究存在的不足,并介绍了笔者所在课题组针对面向力学性能评估的足尺人造板振动检测研究的开展情况。足尺人造板力学性能无损检测下一步科研的目标是建立一种基于振动检测理论的面向结构用足尺人造板整板力学性能的快速、无损检测和评估的技术和方法。其研究成果可以为将来实现结构用足尺人造板实验室环境下的快捷抽检及生产线上的力学性能普检和分等奠定理论基础。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张哲 陈志新 王梧旭
碳化硅颗粒增强铝基复合材料（SiCp/Al）有着优异的力学性能，主要表现在强度、刚度、疲劳等方面，在航空航天、光学精密仪器等领域被广泛使用。为研究SiCp/Al材料在缺口方面的力学性能，进行了单轴拉伸试验，使用三维数字散斑应变测量分析系统，测量了SiCp/Al材料的强度和弹性模量等力学性能，并采集了材料颈缩处的位移场和应变场。对实验数据进行分析处理后，获取了Johnson-Cook本构模型所需参数的数据，使用ABAQUS有限元软件模拟SiCp/Al材料拉伸试验。将三维数字散斑应变系统测量的结果与仿真结果进行全场对比分析，结果吻合良好，误差在允许范围内，验证了模拟的合理性和有效性。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
张云岭 杜红岩 关倩
为增强杜仲全树开发的力度，提高木材利用价值，按照国家行业标准对杜仲木材的密度、顺纹抗压强度、硬度和握钉力４个力学指标进行了研究。结果表明：杜仲木材的密度范围在０．６３～０．７０ ｇ／ｃｍ３之间，平均密度为０．６７ ｇ／ｃｍ３；顺纹抗压强度平均达４７．７２ Ｎ，显著高于黄榆木、文县杨；平均硬度达６２１５．５０ Ｎ；握钉力为４９．９２ Ｎ／ｍｍ。杜仲木材具有较好的力学性能，是优良的商品木材原料，可广泛用于家具制造、木质工艺品、建筑等领域。
关键词：
杜仲 木材 力学性能
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