不同溫度條件下白樺和水曲柳木材橫紋彎曲及應力松弛性能研究.pdf

1、本研究選取散孔材白樺（Betula platyphylla Suk.）和環(huán)孔材水曲柳（Fraxinus mandshuricaRupr.）兩種木材為試驗材料，在20℃-180℃溫度范圍內(nèi)對木材彎曲和應力松弛性能進行研究，并分析應力松弛對彎曲形變固定的影響。不僅能豐富木材力學理論知識，還能為實木彎曲工藝提供數(shù)據(jù)支持和理論指導。
　　試驗內(nèi)容包括：○1溫度對木材彎曲性能的影響，通過研究彈性模量、比例極限應力、破壞應力、比例極限應變、破

2、壞應變以及韌性系數(shù)隨溫度的變化關系，探討溫度對彎曲力學性能的影響。根據(jù)控溫介質(zhì)的不同，試驗分別在兩種不同的狀態(tài)下進行：20℃-100℃恒定溫度水飽和狀態(tài)和80℃-180℃恒定溫度乙二醇飽和狀態(tài)。○2溫度對木材應力松弛及形變固定的影響，通過研究不同溫度條件下殘余應力及應力松弛率隨時間的變化關系，揭示20℃-80℃恒定溫度及勻速升溫條件、80℃-180℃的恒溫及勻速升溫條件下的木材彎曲應力松弛性能。同時，通過測量松弛結束后的彎曲形變，考察松

3、弛過程對木材彎曲形變固定的影響。
　　通過上述研究，本論文得出以下主要結論：
　　1、弦向加載時的氣干材各彎曲力學指標變異系數(shù)都比徑向加載時小,相同加載方向條件下的白樺氣干材各力學指標值分別大于水曲柳氣干材。水飽和狀態(tài)下的彈性模量、比例極限應力和破壞應力都比氣干時的小，但水飽和狀態(tài)下的破壞應變和韌性系數(shù)反而遠大于氣干狀態(tài)時，氣干和水飽和狀態(tài)下的比例極限應變幾乎無差異，說明水分能增大木材的塑性變形。
　　2、不同溫度條件

4、下的彎曲力學性能：○1在20℃-100℃溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，水飽和狀態(tài)下彈性模量、比例極限應力、破壞應力都減小，比例極限應變幾乎不變，破壞應變和韌性系數(shù)都增大，說明在水飽和狀態(tài)下，升高溫度能增大木材的塑性變形?！?在80℃-180℃的溫度范圍內(nèi)的乙二醇飽和狀態(tài)下，白樺和水曲柳木材的彎曲比例極限應力、破壞應力、比例極限應變、破壞應變以及彈性模量都隨溫度升高而減小。其中白樺木材的比例極限應力、破壞應力和彈性模量均比水曲柳的大，而比例極

5、限應變和破壞應變則比水曲柳小。在80℃-180℃溫度范圍內(nèi)，白樺木材的韌性系數(shù)隨溫度升高而連續(xù)減小，而水曲柳木材的韌性系數(shù)幾乎不變。
　　3、彎曲應力松弛性能：○1在20℃-80℃恒定溫度的水飽和狀態(tài)下，應變水平對白樺和水曲柳木材應力松弛的影響比溫度更明顯。升溫條件能明顯加劇飽水材應力松弛，升溫幅度越大，殘余應力越小，松弛率越大?！?在80℃-180℃的恒定溫度范圍內(nèi)，處于乙二醇飽和狀態(tài)的木材彎曲殘余應力隨溫度升高呈減小趨勢。但應

6、力松弛松弛率與具體溫度有關，當溫度在80℃-120℃時，應力松弛率幾乎保持不變；但在120℃-180℃溫度范圍內(nèi)，溫度越高，應力松弛率越大?！?在溫度從80℃-170℃升至180℃的條件下，當處于乙二醇飽和狀態(tài)的白樺木材初始溫度在80℃-120℃溫度范圍時，應力松弛試樣均發(fā)生破壞，但初始溫度在130℃-170℃溫度范圍時試樣不發(fā)生破壞。對于處于乙二醇飽和狀態(tài)的水曲柳木材，初始溫度在80℃-140℃時試樣發(fā)生破壞，而初始溫度在150℃-1

7、70℃時不破壞。無論試樣破壞與否，不同升溫條件下應力松弛結束時的殘余應力都極小，應力松弛率都極大，且彼此間大小差別不大。
　　4、彎曲形變固定量：○1對于松弛發(fā)生在20℃-80℃溫度范圍內(nèi)的飽水材，應力松弛結束24hr后其相對彎曲形變量便趨于穩(wěn)定。溫度越高，穩(wěn)定后的相對形變量越大；對于在升溫條件下發(fā)生應力松弛的飽水材，其最終相對形變量比相應初始恒定溫度條件下大，且升溫幅度越大，最終相對形變量也越大?！?對于乙二醇飽和狀態(tài)的木材，當