木、竹材料的iii型层间断裂韧性的测试与研究

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1、分类号：S781单位代码：10364密级：学号：13720081安徽农业大学学位论文木、竹材料的III型层间断裂韧性的测试与研究TheInvestigationandResearchonModeIIIInterlaminarFractureToughnessofWoodandBamboo研究生：李启志指导教师：邵卓平教授合作指导教师：申请学位门类级别：工学硕士专业名称：木材科学与技术研究方向：木材断裂所在学院：林学与园林学院答辩委员会主席：年月I万方数据独创性声明本人声明所呈的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所

2、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，也不包含为获得安徽农业大学或其他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：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文件，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽农业大学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，收录到《中国学位论文全文数据库》，可以采

3、用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，向社会公众提供信息服务。（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：指导教师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通信地址：邮编：II万方数据摘要木、竹材料作为天然的生物质复合材料，具有其独特的优势构造，不同部位的构造有很大差异，从而导致其物理力学性质的差异。木、竹材料在使用过程中经常会出现各种剖面的顺纹向开裂现象，这些开裂现象在复合材料力学上称之为层间开裂。而且一旦材料内部存在有顺纹向裂纹，其裂纹分层的扩展不是由其强度控制，而是由其层间断

4、裂韧性所控制。因此，测试木、竹材料层间断裂韧性与研究木、竹材料的层间断裂行为机理对于木、竹材料的结构强度设计和木、竹材利用加工等都十分重要。对于纤维增强复合材料，目前较为成熟的能够评估其III型断裂韧性的方法有很多，常用的是弹性梁理论法、Timoshenko梁理论法、试验参数带入法和柔度标定法等。然而对于天然的生物复合材料的III型层间断裂韧性，何种方法是较适宜且准确的处理方法，有待于探索和研究。本文首先分别通过采用MSCB(ModifiedSplitCantileverBeam)法和自主改进的SCB(SplitCantileverBeam

5、)法测试了铁杉（Tsugachinensis）木材的III型层间断裂韧性，探究了两种方法测试铁杉木材III型层间断裂韧性的差异，并且对铁杉木材III型断裂后的裂纹面进行了分析；其次采用SCB法测试了毛竹（Phyllostachspubescens）材节间部分的III型层间断裂韧性，并且通过采用柔度标定法和面积法计算了毛竹节间材顺纹向的III型层间断裂韧性，同样也分析了断裂后试样的裂纹面。结果如下：(1)采用MSCB法测试的铁杉木材III型层间断裂韧性的结果GIII-MSCB=221804.25J/m(SD=359.66J/m)；(2)采用S

6、CB法测试的铁杉木材III型层间断裂韧性的结果22GIII-SCB=659.79J/m(SD=128.59J/m)；(3)MSCB法测得的层间断裂韧性值大于SCB法测得的层间断裂韧性值，造成这种差异的主要原因是由Fcr-MSCB与Fcr-SCB的差异引起的，而Fcr-MSCB与Fcr-SCB的差异的原因还有待进一步的探索。(4)通过对铁杉木材III型层间断裂裂纹面的分析,木材III型裂纹的扩展伴随着胞间层的撕裂、管胞胞壁的破坏和细胞壁的撕裂；(5)采用SCB法测试了毛竹材的III型层间断裂韧性,并且采用柔度法的计算22结果为GIII-com

7、p=2380.97J/m(SD=741.35J/m)，采用面积法计算的结果为22GIII-area=2199.65J/m(SD=365.62J/m)；两种分析方法的计算结果差异不大,但从数据的分散性看,以面积法为优；(6)通过对竹材III型层间断裂裂纹特征与断面形貌的分析,竹材III型裂纹的III万方数据扩展伴随着基本组织的撕裂和纤维束的断裂,因此较I型与II型裂纹扩展吸收的能量高；(7)III型层间断裂韧性为材料的基本属性,基本上与裂纹尺寸无关。关键词：木材断裂层间断裂韧性MSCB装置SCB装置柔度II万方数据AbstractWoodan

8、dbambooasnaturalbio-compositematerial,theyhaveuniqueadvantagesinstructureandtheyhavesigni