木质复合材料的动态特性研究

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1、摘要为了考察木质复合材料的动态特性，本论文利用纵波传播法、纵向共振法、弯曲振动法、表面波传播法等振动法对木材一塑料复合材(WP)、木材～纤维板复合材(WF)、木材一金属(铝)复合材(WM)、木塑复合层压板(WPPW)、单板贴面刨花板复合材(VOP)、单板贴面中密度纤维扳复合材(VOM)等木质复合材料的传声速度、动态弹性模量以及剪切模量等进行了综合研究。在木一塑(WP)、木一纤(WF)、木一金(wM)等三种木质复合材料的动态特性研究中，考察了表层单板的纤维倾斜角对三种木质复合材料的传声速度、动态弹性模量以及剪切模量的

2、影响并分析了原因：分析了木材组分的各向异性对三种木质复合材料整体性能的影响；构建了三种木质复合材料传声速度、动态弹性模量和剪切模量等性能的预测模型。在木塑复合层压板(WPPW)的动态特性研究中，考察了聚苯乙烯泡沫厚度对木塑复合层压板的动态弹性模量的影响并分析了原因；尝试将表面波传播法用于木塑复合层压板动态剪切模量的测试，以探索如何解决表板纤维倾斜角为45。时木塑复合层压板动态剪切模量无损检测的难题。在单板贴面刨花板复合材(VOP)、单板贴面中密度纤维板复合材(VOM)的动态特性研究中，考察了单板厚度、纤维倾斜角以及

3、表层率对单板贴面刨花板复合材和单板贴面中密度纤维板复合材的动态弹性模量的影响并分析了原因；构建了单板贴面刨花板复合材和单板贴面中密度纤维板复合材动态弹性模量的预测模型。本研究结果归纳如下：(1)表层单板的纤维倾斜角对木一塑、木～纤、木一金复合材料及木塑复合层压板等木质复合材料的传声速度和动态弹性模量有显著影响。对于木一塑、木一纤、木一金复合材料，在00-90。范围内，传声速度和动态弹性模量随表层单板的纤维倾斜角的增加而降低。可是，对于木塑复合层压板，当表层单板的纤维倾斜角从O。增加到450时，传声速度和动态弹性模量

4、降低；而在450到90。范围内，传声速度和动态弹性模量逐渐上升。当表层单板的纤维倾斜角为450时，木塑复合层压板的传声速度和动态弹性模量最小。(2)如果以Ⅳ％o作为衡量传声速度各向异性的指标，则木材单板的Vo／V90为5．1。木～塑、木一纤、木一金复合材料的Vo／bo分别为4．7、3．8、1．5。木一塑、木一纤、木一金等木质复合材料的传声速度可以利用Hankinson公式根据表层单板的纤维倾斜角来预测；传声速度与表层单板纤维倾斜角的关系可以用二次抛物线方程来描述。(3)对于木塑复合层压板(热压前聚苯乙烯泡沫厚度为1

5、0mm)，表层单板的纤维倾斜角为00木塑复合层压板的传声速度大约是纤维倾斜角为45。木塑复合层压板传声速度的两倍；纤维倾斜角为45。木塑复合层压板的传声速度大约是纤维倾斜角为900木塑复合层压板传声速度的60％。(4)如果以E以90作为衡量动态弹性模量各向异性的指标，则木材单板的Eo／E90为25．7。木一塑、木一纤、木一金复合材料的E洄90分别为24．5、l5．8、2．4。木一塑、木一纤、木一金等木质复合材料的动态弹性模量可以应用Jenkin公式和Hankinson公式来预测；动态弹性模量与表层单板纤维倾斜角的关

6、系可以用二次抛物线方程来描述。(5)对于木塑复合层压板，表层单板纤维倾斜角为00木塑复合层压板的动态弹性模量大约是纤维倾斜角为45。木塑复合层压板动态弹性模量的6～7倍；表层单板纤维倾斜角为0。木塑复合层压板的动态弹性模量大约是纤维倾斜角为90。木塑复合层压板动态弹性模量的1．6~2倍。由纵向共振试验和面内弯曲试验测得的木塑复合层压板动态弹性模量是非常接近的。在本研究范围内，当聚苯乙烯泡沫厚度为30ram时，木塑复合层压板的动态弹性模量最大。(6)表层单板的纤维倾斜角对木一塑、木一纤、木一金等木质复合材料的动态剪切

7、模量有显著影响。剪切模量随着表层单板的纤维倾斜角的增加而降低。如果以Go／G90作为衡量动态剪切模量各向异性的指标，则木材单板的Go／G90为38．1。木一塑、木一纤、木一金复合材料的Go／G90分别为15．3、5．2、4．0。木一塑、木一纤、木一金等木质复合材料的动态剪切模量可以应用Hankinson公式来预测。(7)对于表层单板纤维倾斜角为0。和90。木塑复合层压板，利用面内弯曲试验和表面波传播试验测得的动态剪切模量是非常接近的。不过，利用表面波传播试验测得的结果略大于弯曲试验测得的结果。对于表层单板纤维倾斜角

8、为450木塑复合层压板，利用表面波传播试验测得的动态剪切模量与计算值是比较接近的。不过，利用表面波传播试验测得的结果略小于计算结果。对于木塑复合层压扳，剪应力分布系数为‰=1．000～1．189。(8)单板厚度和纤维倾斜角对单板贴面刨花板复合材(VOP)和单板贴面中密度纤维板复合材(VOM)的动态弹性模量有很大影响。当表板纤维倾斜角为0。时，随着单板厚度由2