湿热处理对胶合木指接处力学性能影响开题报告

 2021-08-08 23:50:26

1. 研究目的与意义

胶合木被置于变化的环境中时(温度与相对湿度发生变化),其内的温度与湿度也会随之改变,即因环境的变化而发生湿热的传递。

在湿热传递过程中,由于温度与湿度梯度的存在,会导致湿热应力的产生。木材的各种力学性能将会受到不同程度的影响,对构件的正常使用产生不利影响,特别是含水率的变化,影响更为显著。试验表明,因湿度梯度产生的应力,是结构破坏的主要原因。

而指接处是胶合木的连接薄弱处,在去除缺陷的情况下,胶合木的破坏常始于连接处。湿热变化引起的湿热应力以及内部含水率的变化对指接处的影响很大,研究指接处力学性能的变化,尤其是在湿热环境下分析其应力状态的变化,对于提高胶合木的整体性能有着非常重要的意义。

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2. 国内外研究现状分析

国内研究概况:

朱焕明、鲍加芬等通过研究木材含水率、指接端压大小和时间、指接后养护时间、涂胶量、指榫规格等对指接材抗弯强、静曲强度的影响,确定了落叶松的最佳工艺条件。郝金成等对胶合木层板配置与其强度性能的关系进行研究,得出可以由单板的抗弯弹性模量预测胶合木强度性能。程瑞香、顾继友通过不同树种集成材胶接性能的比较,得出胶合强度主要源自实木材性的贡献。 何林等指出指榫可以看作木材的一个不连续点,它们对指接材的强度性能有很大影响,并提出了提高指接材强度的方法,但只局限于宏观上的实验。

总体而言,国内侧重于研究改进加工工艺艺以及不同树种、胶种对层板力学性能的影响,对指接处的应力分析几乎是空白。

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3. 研究的基本内容与计划

试验材料: 杨木、辐射松、间苯二酚胶、聚氨酯热熔胶(pur)。试验内容:1)不同指长: 指榫接合方式是影响指接材强度性能的主要因素,目前有三种 方式:羽型、翼型和嵌入型。而齿形参数包括指长、指距、指顶宽、斜率和宽距比。齿形参数是影响指接材性能的最重要因素,且各因素之间也相互影响,使得齿形对指接强度的影响复杂化。 考虑到试验条件,本次研究中采用羽型指接方式,保持其他参数不变,指长采用20mm和10mm两种指长。比较两者在相同的湿热处理后指接处的力学性能。2)不同胶种: 由于不同的胶种成分不一,胶接作用会有较大差别。考虑到成本和条件问题,试验主要采用间苯二酚胶和聚氨酯热熔胶(pur)用于指接材的胶接,比较两者在相同的湿热处理后的指接处力学性能的变化。

3)不同树种: 采用杨木和辐射松两种木材。

4)湿热处理方式: 试验中控制相对湿度为95%,温度为40℃。处理时间为48h。

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4. 研究创新点

通过湿热处理模拟胶合木在实际使用过程中温度和湿度的变化对其性能影响,并对其力学性能薄弱点---指接处进行检测实验,对于提高指接处和胶合木整体的力学性能有着重要的意义。

另外湿度和温度变化最终会导致胶合木内部含水率的变化,从而导致内部应力梯度的产生,对胶合木产生破坏,指接处尤其敏感,加之国内对指接处力学性能的研究几乎空白,因此研究湿热、含水率变化对不连续点---指接处的性能影响有很大的特色和创新。

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