木材横纹压缩变形恢复率的变化规律与影响机制.pdf

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1、摘要本研究对中国和日本产的五个树种一一大青杨(P．ussuriensis)、落IJ-r松似，gmeltni)、杉木(Cuaninghamiala，tceolata)、日本柳衫(Cryptomeriajapanica)、日本厚j(b(Mangnoliaobovata)进行横纹压缩，采用四种物理方法处理。保持其压缩后的尺寸，并通过恢复处理，研究了各种方法和处理条件对压缩变形固定效果的影响及各种处理方法的作用机理，在详细测量分析处理后试件的抗胀缩率ASE、重量损失率、密度、变色、力学强度性能指标的基础上。对影响压缩变形固定效果的各因子及各处理方法对处理材物理

2、力学性能的影响进行了分析。确定压缩实体木材较合理的生产工艺及参数，为压缩木的实际应用提供理论依据，并提出压缩木的研究前景。对今后该类树种压缩木的实际生产具有一定的指导意义。实验中主要采用了四种方法：l常压冷却法、2热处理法、3水蒸气前处理法、4水蒸气后处理法。选用我国和日本资源较丰富的五种低质针、阔叶树材作为代表，在压缩实验中试件尺寸采用10×30×30毫米，压缩率在50％左右。在强度实验中试件尺寸采用150×】5×5毫米。试验支点为100毫米。测量破坏时的力与变形，计算出抗弯强度(MOR)和抗弯弹性模量(MOE)。抗胀缩率和重量损失率实验采用5×30

3、×30毫米的试件，与压缩实验中的试件一起处理，测量其处理前后的尺寸及重量，计算抗胀率和重量损失率。通过对实验结果图表的分析发现，总的来说木材在经过十几分钟的高温高压水蒸气处理、或几个小时、十几个小时的热处理之后，变形会基本被固定．而常压冷却固定效果不显著。在热处理和水蒸气处理过程中强度会随时间的延长而降低，热处理条件下弹性模量的变化趋势大体是先升后降：水蒸气前处理、后处理条件下基本是随着处理时间的延长弹性模量下降。色差、抗胀缩率和重量损失率随热处理和水蒸气处理时间的延长而增加。常压冷却法中杉木压缩变形恢复率最低，为29％；日本厚朴压缩变形恢复率最高，为

4、65％左右。热处理法中日本柳杉压缩变形恢复率最低．为2．1％．日本厚朴压缩变形恢复率最高，为11．6％左右。水蒸气前处理法中大青杨压缩变形’I炙复率最低，为．3％左右；杉木压缩变形恢复率最高，为6．7％左右。水蒸气后处理法中大青杨压缩变形恢复率最低，为．3％左右：落叶松压缩变形恢复率最高，为lI．6％左右。通过对木材动态热力学特性的试验研究，分析了热处理、水蒸气处理后落叶松和大青杨木材的损耗角正切、损耗模量、储存模量等动力学特性参数的变化特点，进～步揭示了半纤维素、木素在处理过程中的变化规律及对压缩变形固定的影响。根据木材横纹压缩应力一应变关系、木材流

5、变学特性等理论对木材压缩及变形固定常用方法对形成变形永久固定的丰要原因进行了探讨，根据前人对横纹压缩变形的永久固定理论及本实验中使用的四种物理处理方法在处理过程中对木材细胞壁基质物质的变化和表现出的力学特性的影响进行了分析．结合国内外最新研究成果，认为形成木材压缩变形永久固定的主要原因是木材内部变形应力充分释放和内聚力的有效形成。通过对木材细胞壁基质物质木质素、半纤维素等的含量及在各种方法处理中的软化和分解程度在五个树种之间的差异进行分析，发现半纤维素降解是释放内应力的主要因素．是降低压缩变形恢复率的一个主要方面，但过度分解会造成木材力学强度的F降；木

6、质素的软化、流动、及冷却后内聚力的形成是降低压缩变形恢复率的另一主要方面。变形固定过程中的热量传递和色差的改变也在一定程度上揭示了压缩变形固定与能量释放间的某种内在联系。关键词：术材流变学、压缩变形恢复率、抗胀(缩)率、重量损失率、细胞壁基质物质、释放内应力、内聚力的形成。^8S撇C丁ThiSthesiSstudiestransversecompressivedeformationrecoveryrateandrecoverymechanismoffiverepresentativespeeiesinChinaandJapan(UssuriPoplar

7、、Larch、CommonChineseFir、JapaneseCedar、WhiteleapJapaneseMangnolia)byfourphysicaltreatmentmethods．Itstressesontheinfluenceofeachtreatmentmethodoncompressivedeformationfixationaswellastheirimpactmechanisms．ASE，WL，density，changeofcolors，mechanicalstrengthpropertyofprocessedsamplesiS

8、tested．0nthebasisofabove，itanalyzestheinfluence