杉木木材细观纵向抗拉弹性模量预测模型构建

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1、-------DissertationfortheDegreeAMeso-modelforthePredictionofLongitudinalTensileModulusofElasticityofChineseFirCandidate:ZhangShu-qinSupervisor:FeiBen-huaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:WoodscienceandTechnologyDateofDefence:June2008Degree-Conferring

2、-Institution:ChineseAcademyofForestry-----------万方数据----------------------独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得本研究生培养单位或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者

3、完全了解中国林业科学研究院有关保留、使用学位论文的规定，中国林业科学研究院有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国林业科学研究院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日学位论文作者毕业联系方式工作单位：联系电话：电子邮件：通讯地址、邮编：-----------万方数据-----------万方数据-----------摘要我国是一个森林资源匮乏的

4、国家以及政府对环境保护的高度重视，决定了发展速生人工林是解决我国木材供需矛盾的必然选择。与天然林木材相比，速生人工林木材由于受到各种人工培育措施的干预，材质变化规律更加复杂，增加了工业化利用的难度。为了能够有效监测和评价人工营林措施对速生木材性能的影响，以及实现工业领域对速生木材的选择性利用，发展快速、准确的活立木材性检测技术和方法具有重要的现实意义。为此，本研究旨在开发出一种基于木材细胞壁力学模型和X射线衍射技术的、准确度高、适用范围广的活立木力学性能无损检测技术，以构建一个全新的针叶材纵向弹性模量预测模型为重点。该模型具有以下特点：

5、1）是一种半理论、半经验的预测模型，融入了细胞壁的壁层结构、化学组成、纹孔、细胞之间搭接等多方面信息，预测准确度高；2）模型的关键自变量为微纤丝角和气干密度，测定容易，结合X射线衍射技术从而实现了活立木纵向弹性模量的快速预测。本项研究是国家自然科学基金重点项目“木材细胞壁力学性能表征体系构建及应用”的一部分。以人工林杉木为试验材料，论文的第2章分别测定了6株样木4个不同高度南向中心条513个试样（1㎜（R）×10㎜（T）×100㎜（L））的气干密度、微纤丝角和纵向抗拉弹性模量，它们是模型构建所需要的参数，并探讨了试样尺寸对密度、弹性模量

6、株内及株间变异规律的影响；第3章则在上述实验的基础上，构建出了分别以气干密度、微纤丝角为单一变量及以密度和微纤丝角为双变量的预测纵向弹性模量的纯统计模型，并对模型的准确度进行了评价；第4章为本论文的核心部分，即在所在课题组先前所提出的管胞细胞壁力学模型的基础上，结合第2章的实验数据，构建了人工林杉木木材纵向弹性模量的半理论半经验预测模型，并对模型的准确度进行了评价。论文的主要研究结果如下：⑴人工林杉木木材的气干密度在0.265～0.608g/cm3之间，平均值为0.392g/cm3，标准差为0.076308g/cm3，变异系数为19.4

7、66%。密度株间均值没有显著差异；总的来说随高度增加而减小，在不同株间有差异；径向由髓心向树皮方向增大，其分布曲线呈锯齿状，反映了真实的密度径向变化。木材的密度测量与试样尺寸密切相关，尤其是径向尺寸减小，所测密度越接近该处木材密度的真实值。I-----------万方数据-----------⑵杉木木材的质量吸收系数μm平均约为18.1923cm2/g，X射线密度与实测密度值之间极显著线性正相关，相关系数为0.929（显著性水平为0.01），可以用X射线法代替称重法快速测定木材的密度。⑶人工林杉木木材微纤丝角在9.11°～38.28°之

8、间，平均值为11.99°，多数集中在9°～13°。微纤丝角随树高有增大趋势，径向变异模式稳定，自髓心向外迅速减小，以后减小趋势缓慢最后趋于稳定。⑷人工林杉木木材的纵向拉伸弹性模量在3.97～26.06GPa