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1、研究论文·纤维柔软度测量·纸浆纤维柔软度测量方法的研究陶劲松刘焕彬闫东波葛汉科沈文浩朱小林寇顺利陈小泉(华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广州,510640)摘要:根据梁弯曲理论建立蹬纤维柔软度测量模型研制出了纤维柔软度的测量系统,对实验样本数进行了测量确定,并以此系统对针叶木、阔叶木和竹子等纸浆纤维进行了柔软度测量。结果表明,该系统能够较好地定量测量纤维的柔软度。关键词:纤维;柔软度;模型;测量系统;数字图像处理技术中图分类号:TS721文献标识码:A文章编号:0254-508X(2006)0
2、4-0001-05纤维的柔软性即纤维的性矩对纤维的柔软度进行定义和测量。它又可以分为[6-10]可变性能,是纸页成形过程固定和不固定的测量方法。作者简介:陶劲松先生,中纤维发生形变的评价指虽然有多种测量纤维柔软度的方法,但都存在缺在读博士研究生;研究方标。纤维的可变形能力影响陷。因此,要准确方便测量纤维的柔软度,必须找出向:制浆造纸计算机模拟与控制。纸页中纤维的有效结合面一种可测量单根纤维、不用固定、不易阻塞,同时具积,进而影响纸页强度性有可操作性、易操作性的方法。能、表面性能和光学性能等各项指标。纤
3、维的柔软度本文提出了一种新的单根纤维柔软度的测量方是纸页建模与纸页物理性能预测的必要的基础数据。法,对检测系统的建立和测量方法进行了详细的描纤维的柔软度测量有多种方法,一般可分为定性述,对实验样本数进行了测量确定,并对马尾松、杨测量和定量测量。木和竹子等原料用不同方法制成的浆料纤维进行了柔定性测量中,一种方法是利用纤维在具有剪切软度测量。作用的浆流轨道中的形变程度(Orbitaldeformation)区1测量模型的建立,测量系统和流程的设计[1]分柔软度,分为a至f6个级别;另一种是利用不同柔软度的
4、纤维有不同筛分性能区分纤维的柔软1.1纤维柔软度测量模型的建立度[2-3]。定性测量方法的最大缺陷是不能根据纤维纤维柔软度指的是单根纤维在受到垂直中心线方向载荷时中心线的弯曲情况,在材料力学中用刚度的的弹性模量和惯性矩对纤维的柔软度进行科学的定倒数表示,纤维柔软度为:义和数量化测量。1定量测量可分为多根纤维测量和单根纤维测量,Flex=(1)EI同时又可分为宏观和微观、动态和静态、固定和不固本文中假设纤维为均匀、连续和各向同性的扁平定的测量方法。形材料,采用纤维在自身质量作用下,以悬挂在支点多根纤维测
5、量:属于宏观静态测量方法。研究人上纤维的形变建立测量模型。模型如图1所示。员曾经用测量原纸的综合可压缩性(MatCompressibili-设纤维受力左右对称分布,以A点为坐标原点,[4-5]ty)测量多根纤维的柔软度。该方法有2个优点:通过A点平行于玻璃的方向轴为x轴,通过A点垂①容易测量;②容易得到纸页中纤维的平均柔软度。直于玻璃的方向轴为y轴建立坐标,纤维的受力情况缺点是测量的综合可压缩性除了与纤维的柔软度相关见图2。外,还与抄造过程中的许多参数相关,而且综合可压缩性不能对纤维的柔软度出具单独、
6、明确的测量结收稿日期:2005-10-19(修改稿)果。本项目为广东省科技计划项目(2002C11020403),广东省自然科学基金(No.04020020、No.011643、No.31428)和国家自然科学基金单根纤维测量:属于微观测量方法,其测量原理(No.20206008)资助课题。是利用力-变形方式测量,然后再根据弹性模量和惯《中国造纸》2006年第25卷第4期·1·研究论文ql=0;F=;3把x=0;y=0代入式(5)得D=0。ql把C=0;D=0;F=代入式(5)得3q4322y=[-3
7、x+8lx-6lx](6)72EI又x=l,y=-d,代入式(6)得J—纤维K—金属丝G—玻璃d—金属丝直径4qlB,B′—纤维与玻璃的结合点A—纤维与金属丝结合点EI=(7)72dl—纤维变曲后未与玻璃接触在玻璃方向上的单边距离把式(7)代入(1)有L—纤维弯曲后未与玻璃接触在玻璃方向上的双边距离图1纤维悬挂在钢丝上的模型图Flex=72d(8)4ql根据均布载荷q和纤维粗度c的定义,q实际可以用c代替。考虑左右对称分布,L=2l,有kdFlex=4(9)cL2式中:Flex———纤维的柔软度指数,
8、1/(N·m)10k———常数1.176×10d———测量金属丝直径,mc———纤维粗度,mg/(100m)图2纤维受力图L———纤维未与玻璃接触的双边距离,mq———均布载荷,N/m设L′为纤维总长;q为均布荷载,是纤维的质1.2测量系统和流程的设计量(mg)与长度(L′)的比值;d为金属丝直径;F为B点玻璃对纤维的反作用力;EI为抗弯刚度。根据材料力学弯矩定义得任意截面的弯矩为:12M(x)=-F(l-x)+q(l-x),(0≤x≤l)2(2)根据材
