杉木木材微纤丝角及其与力学性质关系研究

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1、—Y——113ZS04口＆。—』—丑-(⑧西灶农林针捉大学2007届攻读硕士学位研究生学位(毕业)论文杉木木材微纤丝角及其与力学性质关系研究学科专业研究方向研究生指导教师完成时间查越抖芏墨基垄——盔盟蛙厦——一—』L』L』￡一型苤至—』巳j坠』￡二中目陕日杨凌杉木木材微纤丝角及其与力学性质关系研究摘要木材微纤丝角是木材各项性质中最重要的指标之一，它的大小与木材的解剖、物理、力学以及化学性质紧密相关，研究它的大小和变异规律可以为木材性质的早期预测提供科学依据，为人工林木材的选种育种、基因改良、采伐间伐提供合理的技术参数，为木材细胞壁力学、微观力学以及纤维复合材料的发展提供强大的推动力。随着科

2、学技术的发展，测定木材微纤丝角的新技术、新方法不断涌现。本论文使用四种方法测定分析了杉木的微纤丝角，并以微纤丝角为切入点系统分析了影响杉木木材宏观和微观力学性质的因素。论文的主要研究结果如下：1．分别利用x射线衍射法、纹孔观察法、偏振光显微镜法和近红外光谱预测法得到杉木木材的微纤丝角及其变异规律，并对这四种方法进行详细比较，结果表明：1)X射线衍射法测定速度快，代表性强，适用于大量试样的变异研究；偏振光显微镜法测定速度较慢，但实验仪器成本低，适合实验室试样的少数测定；纹孔观察法测定速度相对较快，对仪器的要求也不高，但测定结果变异性较大。方差分析表明，这三种方法在测定杉木木材平均微纤丝角时差

3、异不显著。2)近红外光谱预测法和X射线衍射法均属于无损检测法，它们两个联立建立的模型精度高，预测性和重现性好、便于实现在线分析。由于另外三种方法得到的木材微纤丝角值差异不大，所以都可以作为木材微纤丝角真值与近红外光谱联立来预测木材微纤丝角。2．木材微纤丝角对微观力学性质的影响1)正常间距拉伸中，被测杉木的微切片平均密度为0．34349／em3，平均微纤丝角为12．06。，平均纵向弹性模量为2431Mpa，平均抗拉强度为44．96Mpa。2)正常间距拉伸中，微纤丝角对D333A组微切片的影响占主导作用，密度对Dll23A和D1223A组微切片的影响占主导作用，两者一起互为补充的说明了微切片纵

4、向力学性能的变化。3)正常间距拉伸中，控制密度的影响后，微纤丝角的变化对D333A组微切片纵向Id0E和抗拉强度的变化起着决定性作用；对D1123A组微切片纵向MOE的相关系数达No．05水平上显著；对D1223A组微切片纵向MOE和抗拉强度都成负相关关系，但都达不到显著水平。4)零距拉伸中，被测杉木管胞抗拉强度平均值为357．39Mpa。在测定管胞平均抗拉强度时，试样宽窄选6mm最好。3．木材微纤丝角对宏观力学性质的影响1)被测杉木的木材密度平均值为0．39919／cm3；抗弯弹性模量(MOE)平均值为12．38Mpa；抗弯强度(MOR)平均值为75．22Mpa；微纤丝角(MFA)在10

5、．25—30．55。之间，平均值为12．49。。2)边材处和低海拔处试样的相关系数变化趋势～致，即密度对MOE和MOR的影响最大，其次是密度／MFA，最后是MFA。3)对高海拔处和心材处试样，对MOR的相关系数大小顺序为：密度>密度／MFA>MFA：对MOE，密度／MFA>密度MFA。4)边材处与低海拔处试样的MOE受密度的影响最大；而心材处与高海拔处试样受密度／MFA的影响最大，尤其是MFA对MOE的影响在心材处和高海拔处显著增大，由原来最低的一0．177达到一0．478。5)对全部试样，微纤丝角在控制密度前后对MOE都成显著的负相关关系，与MOR也从原来的不相关变为显著负相关，这说明微

6、纤丝角的变化与MOE和MOR的变化关系密切。6)对心材处试样，控制密度的影响后，微纤丝角与MOE的相关系数从原来的一0．534增加到一0．814，与MOR的相关系数也有所提高，这说明微纤丝角的变化与MOE和MOR的变化紧密相关。7)在预测木材MOE和MOR时，将密度和微纤丝角一起考虑在内，其结果会比单考虑密度时更为准确。关键词：管胞：微拉伸；零距拉伸；力学性质；杉木木材微纤丝角STUDYONWOODMICRoFlBRlLANGLEANDITSRELATIoNWITHWOODMECHANICALPRoPERTIESABSTRACTWoodmicrofibfilangleisoneofthem

7、ostimportantpropertiesinallwoodproperties．Thevariationofwoodmicrofibrilanglehasa／limportantinfluence、析ththeanatomical．physical，mechanicalandthechemicalpropertiesofwood．Studyingonwoodmicrofibrilangleanditsvariatio