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我国的竹篾(竹帘)人造板加工企业多将性质变异较大的竹篾混合利用,但是这往往难以做到材料的高效利用。本研究的主要目的是通过竹篾分级、不同等级竹帘层压板的力学性质研究和分级竹帘人造板抗弯弹性模量的模拟预测研究,初步获得竹篾的分级方法、分级竹帘层压板的重要力学性质、抗弯用竹帘人造板板坯结构设计的模拟方法,为竹篾的分级利用建立基础。为实现该目的,本文选择我国蓄积量最大的毛竹(Phyllostachys pubescens)为试验材料,主要做了以下三项工作:不同部位竹材物理力学性质测试分析以及竹篾分级方法的制定;分级竹帘层压板的部分重要力学性质研究;分级竹帘人造板(竹帘层压板和竹帘胶合板)的抗弯弹性模量的模拟预测及其验证。 首先将毛竹轴向分段、径向分层取样系统测试了不同部位毛竹的基本性质(包括基本密度、气干密度、弦向干缩率、顺纹抗拉弹性模量和顺纹抗拉强度等),主要结果有:不同部位毛竹的基本密度的平均值在0.487-0.904g/cm~3之间,气干密度的平均值在0.637-1.142g/cm~3之间;不同部位毛竹的弦向气干干缩率的平均值在2.00-4.97%之间,弦向全干干缩率的平均值在4.82-8.60%之间。不同部位毛竹的顺纹抗拉弹性模量的平均值在8.49-32.49GPa之间,顺纹抗拉强度平均值在112.89-331.49MPa之间。毛竹的气干密度、基本密度、弦向干缩率、顺纹抗拉弹性模量和顺纹抗拉强度从竹青向竹黄方向变异很大,呈逐渐降低的趋势。 在不同部位竹材性质测试的基础上,分析了竹材、木材物理力学性质的差异,建立了毛竹的物理力学性质与密度之间关系的拟合方程,并针对将竹壁分成6层等厚竹篾工艺生产的竹篾,根据竹材的抗拉弹性模量分别制定了分4级、3级和2级等3种力学分级方法。 借鉴竹帘胶合板的成熟生产工艺,在实验室里制成了不同等级的竹帘层压板,分别研究了其抗弯和抗压等力学性质,结果表明等级间的力学性质差异很大:最高等级层压板的抗弯弹性模量的平均值20.786GPa,是最低等级6.931 GPa的3倍;最高等级层压板的抗弯强度的平均值205.264MPa是最低等级98.443 MPa的2倍;最高等级层压板的抗弯比例极限的平均值127.09MPa,是最低等级59.70 MPa的2倍;最高等级层压板的抗压强度的平均值94.425MPa,是最低等级52.124 MPa的2倍。由于不同等级竹帘层压板的力学性质差异大,因此竹篾分级有利于适材适用,具有很大的必要性。摘要 老化处理后IVZ级竹帘层压板的厚度平均值增加比率最低(4%),I级和111级竹帘层压板的厚度增加率较高,分别为11%和12%。利用老化处理前的初始厚度计算力学性质,I级、m级、VIZ级竹帘层压板的抗弯强度保留率分别为107%、72%和63%(都在50%以上);抗弯弹性模量的保留率都在100%以上。利用老化处理后的实际尺寸计算力学性质,I级、111级、VIZ级竹帘层压板的抗弯强度保留率分别为88%、53%和58%;I级、IIJ级、巩2级竹帘层压板的抗弯弹性模量保留率分别为82%、69%和90%;工级、IJl级、讥2级竹帘层压板的顺纹抗压强度保留率都很高,分别为84%、82%和80%。从以上的数据比较可以看出:竹蔑分级之后,带有少量竹青的工级竹蔑和带有少量竹黄的VIZ级竹蔑各自压成的竹帘层压板并未比111级竹帘层压板的耐老化性能差。相反,I级竹帘层压板的抗弯强度保留率在3种层压板中是最高的,抗弯弹性模量的保留率在111级和竹2级之间;VIZ级竹帘层压板的抗弯强度保留率与111级竹帘层压板的相当,而弹性模量的保留率最高,厚度变化率最小。 在21%破坏荷载的应力水平,通过对H级、且一1级两个等级的低含水率 (MC:5一7%)的竹帘层压板的抗弯蠕变比较研究,初步得出如下结论:用幂律方程来拟合竹帘层压板的蠕变因子和时间的关系,效果很好,判定系数RZ都在0.89以上。除了在层压板边缘所取试样(B4)之外,两个等级的竹帘层压板试样经过相同的蠕变时间之后其蠕变因子差异都很小。而且,两个等级的竹帘层压板的抗弯蠕变性能都比较好:5个试样的蠕变因子的平均值,经过60天之后为0.16,估计经过1年之后为住26,估计经过10年之后为0.49,估计经过50年之后为0.75。即使对于5个试样中蠕变性能最差的B4而一言,其蠕变变形也很小,经过60天之后其蠕变因子为0.24,经过90天之后为0.27,估计经过10年之后其蠕变因子为0.79,估计经过 50年之后为1.27。但是,估计值的准确性尚需进一步验证。 最后,本文将Monte一c盯lo技术、梁的抗弯理论和层积品的截面转换的简化分析方法结合起来,对一种分级竹帘人造板的抗弯弹性模量进行了模拟预测,并对其在两种受力情况下(应力与表层纹理方向平行、应力与表层纹理方向垂直)的抗弯弹性模量的模拟预测结果进行了试验验证,结果表明模拟预测的抗弯弹性模量的平均值与实测结果差异都很小(误差在5%以下),这初步表明利用Monte一carlo技术和层积品的截面转换的简化分析方法结合起来模拟预测分级竹帘人造板的抗弯弹性模量是可行的。该模拟技术将为新的竹帘人造板的研制提供一种可供借鉴和参考的板坯结构设计的方法,有利于节约新的竹帘人造板设计开发的成本和时间,对分级竹帘人造板的发展、摘要竹材的?