不同地区竹材的物理力学分析开题报告

1. 研究目的与意义

材竹材是一种重要的森林资源，随着竹材加工技术的发展，竹材在建筑行业的利用越来越广泛，以竹代木成为解决目前木材资源匮乏的最佳途径。

毛竹是我国最主要的经济竹种之一，属禾本科，竹亚科，刚竹属。分布在秦岭汉水流域以南各地，具有分布广，用途多，生产潜力大，生态和经济价值高等特点。毛竹生长过程受本身遗传特性的制约，又受到包括立地条件在内的生长环境的影响，生长环境通过影响毛竹的生长过程从而影响毛竹的材质。竹材的物理力学性能以及密度等直接关系到竹材的利用。

竹材的物理性质与竹龄，竹秆部位，立地条件等密切相关。国内外学者关于不同竹种的物理性质研究较多，重点集中在密度，含水率，吸水性和干缩湿胀等方面。密度是工程材料重要的物理性质，与材料的力学性能关系密切。含水率对木材的尺寸稳定性和力学性能影响很大，吸水性和干缩湿胀性对竹材的尺寸稳定性影响很大。因此，竹材密度，含水率和吸水性，干缩湿胀等方面的研究对其工程利用相当重要。竹材是力学性能最高的生物质材料之一，其力学性能明显优于常用木材 （竹子具有比强度高，高韧性，高硬度等极优的力学性能，竹子的平均抗拉强度在100-250mpa之间，大约是木材的2倍，比强度是优质钢的2-3倍，竹子的硬度可达32hb，其弯曲强度，抗拉强度和承重力是一般树木的1-2倍），所以对竹材力学性能的研究也同样具有很大意义。

2. 国内外研究现状分析

我国在竹材物理力学性能方面的研究开始于上世纪前期：1940年沈兰根等发表了《竹材之试验》，对竹材的分层试验法进行了详细介绍，1940年梁希，周荣光等发表了《竹材之物理性质及力学性质初步实验报告》，对力学实验的测试内容方法进行了系统阐述。20世纪80年代中国林业科学研究院木材工业研究所开始制定竹材物理力学性能检测用标准，在对7种竹材物理力学性质进行系统研究的基础上，参考借鉴国外同类型标准，于1995年发布了GB/T15780-1995《竹材物理力学性质试验方法》。国内外学者不同竹种的物理性质研究较多，重点集中在密度，含水率，吸水性和干缩湿胀等方面。物理性质方面，周纯芳认为，竹类植物不同属间的密度变化趋势与其地理环境分布有一定的关系，分布在气温较低，雨量较少的北部地区的竹类，竹材的密度较大，而分布在气温较高，雨量较多的南部地区的竹类，竹材的密度较少。2013年，杨喜等对5种丛生（车筒竹，龙竹，硬头黄竹，撑绿杂交竹及梁山慈竹）的基本密度及干缩性进行了研究，发现他们的基本密度与干缩率差异性很大。2014年，李光荣等对不同竹龄毛竹的物理性能进行研究，结果表明竹龄和高度对竹材的含水率，干缩率（气干和全干）影响显著。2012年，韩刚对四川慈竹的密度在竹杆纵向和不同竹龄间的变异规律进行了研究，发现不同高度间的气干密度差异性显著，而竹龄对气干密度几乎没有影响。力学性质方面，高洪一（2015）认为竹节对竹材强度影响显著。研究人员（Taylor，2015，周纯芳，1998，Qi，2014）用试验证明了竹节，含水率，竹秆部位及竹龄对竹材力学性能影响很大。汪佑宏等（2007）认为海拔高度对气干密度，基本密度和顺纹抗压强度，抗弯强度影响显著。虞华强研究表明，不同部位竹材力学性质不一致，竹材的顺压，顺纹抗拉，顺纹剪切，静曲强度及模量等力学性质与含水率关系明显，随含水率的增高而降低，但当竹材处于绝干条件时，因质地变脆强度反而下降。竹材的力学强度一般随竹龄的增长而提高，至一定年龄后稳定。

印度因为盛产竹材，在对竹材力学性能测试标准方面的探讨进行的较早。目前印度主要有两个关于竹材力学性质测试方法的标准：IS6874-1973和IS8242-1976，前者为圆筒状竹材的试验方法，后者为片状竹材试验方法。1999年以后，印度政府越来越重视竹材的加工利用，日本在竹材的研究主要集中在竹纤维方面，并首先论证了竹纤维织物的生产可行性，之后日本发挥竹纤维多彩，消臭，抗菌，吸水速干，光泽好等优点，开发出了多种竹纤维产品，并进一步拓展了它的用途。

近年来，竹材的工业化利用逐渐成为人们关注的重点。南京林业大学张齐生院士领导的课题组，先后成功研发了车厢底板用竹材胶合板，建筑用竹材胶合模板，竹材碎料板，竹木复合集装箱底板，竹木复合层积材等系列产品，获得了多项国家发明专利和实用新型专利。所以，对竹材的物理力学性能的研究是我们在竹材应用领域的基础。

3. 研究的基本内容与计划

4. 研究创新点

1 系统的研究了我国各地区毛竹的物理力学性能间存在的差异

2将DMA技术应用于测试竹材的性能，手段更新颖。