微波預處理對楊木流變性能影響研究.pdf

1、本文緊密結(jié)合國家自然科學基金項目(楊木高強度微波膨化與重構(gòu)機制研究，31370564)以速生楊樹木材為研究對象，利用微波處理技術(shù)對楊木進行預處理，觀察楊木宏觀和微觀結(jié)構(gòu)的變化。探討了微波處理對楊樹木材常規(guī)力學性能的影響，在此基礎上測試了楊樹木材在不同微波處理條件，不同荷載水平下的蠕變曲線，并以流變學理論為指導，利用Burgers流變模型對實驗曲線進行了擬合，同時討論了模型的改良，論文主要工作和創(chuàng)新性成果如下:
　　(1)簡要介紹了

2、微波處理技術(shù)及電鏡工作原理。從宏觀上來看，當微波輻射強度較低時，可以看到試件表面僅覆蓋了一層水蒸汽;當微波輻射強度較高時，某些試件表面發(fā)生了明顯的開裂現(xiàn)象，試件已經(jīng)被破壞。從微觀上來看，未經(jīng)微波處理的楊木內(nèi)部截面孔洞和孔道壁比較完整光滑。經(jīng)過微波處理的楊木橫、縱截面顯得更粗糙，孔洞邊緣形成的毛糙變多，變細，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);部分孔洞破裂擴大和周圍的孔洞貫通形成更大、更不規(guī)則的新孔洞，甚至形成一條貫穿通道。經(jīng)過力學試驗后的楊木孔洞呈現(xiàn)出方向性

3、使得材料的各向異性更趨明顯。
　　(2)不同的微波輻射強度和微波輻射時長對楊樹木材的力學性能均有不同程度的影響。當輻射強度低于5kW和輻射時長少于50s時，其抗彎彈性模量和彎曲強度均有所降低，降低幅值在8％-13％之間。當微波輻射強度加大或輻射時長加長時，其抗彎彈性模量和彎曲強度均有所上升。18kW高功率時彈性模量的增幅達到52.6％，彎曲強度提高近20％。
　　(3)楊樹木材在不同微波處理條件和不同荷載下的蠕變曲線遵循相似

4、的規(guī)律，都可以觀測到減速蠕變階段和穩(wěn)態(tài)蠕變階段，但未出現(xiàn)蠕變第三階段（加速蠕變階段）。荷載的改變會對各組蠕變的改變量造成較大的差異。荷載增大時，楊樹木材瞬時彈性變形和總?cè)渥兞恳矔龃?。微波處理強度和處理時長對楊木蠕變性能均有不同程度的影響。試驗結(jié)束時，同一輻射強度，不同輻射時間的各組楊木試件在50％破斷強度水平下的蠕變總量相比于30％破斷強度水平下的蠕變總量增幅在25％至69％之間;而同一輻射時間，不同輻射強度的各組楊木試件在50％破斷

5、強度水平下的蠕變總量相比于30％破斷強度水平下的蠕變總量增幅均在46％以上，在65s，15kW微波處理工況下，50％破斷強度下的蠕變總量增幅甚至達到100.3％，遠超不同微波輻射時間下的最高增幅68.5％。
　　利用Origin軟件對各組在不同荷載水平下實驗曲線進行擬合，擬合得到的曲線決定系數(shù)R2均可達到0.99以上。這說明在該實驗條件下，Burgers流變模型在短期內(nèi)可以很好的描述楊樹木材的蠕變行為。但在預測長期蠕變的過程中發(fā)現(xiàn)