基于高度变化的竹材重组材轴心受压试验研究与分析开题报告

 2021-08-08 23:38:29

1. 研究目的与意义

本项目的研究符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020)》确定的节能降耗、开发利用农林生物质资源的重点领域及优先主题,也符合《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》部署的重大任务之一绿色发展,建设资源节约型、环境友好型社会,具有重要的理论意义和应用价值,为现代竹木建筑结构的设计、推广和应用提供试验资料和理论基础。本次研究的目的主要是对竹胶合柱进行轴心受压试验与研究以及材性试验,测定竹胶合材的极限强度、弹性模量以及泊松比,同时研究不同长细比的竹胶合柱的破坏过程及破坏现象,分析说明长细比对竹胶合柱的极限强度、极限应变的影响。为今后以竹胶合材为原材料的房屋的构件提供依据。

2. 国内外研究现状分析

重组竹是一种近年开发利用,引人注目的新材料,该材料完全是由中国人自主开发的新材料。

在国外最开始是对重组木的研究。1975年,澳大利亚联邦科学与工业研究院科学家john douglas coleman在分析前人工作的基础上,萌发了帘片式木束加工的设想,即不打乱纤维的排列方向、保留木材的基本特性进而重新组成具有木桁梁那样强度的产品。因此他与他的同事于1982年建成了重组木生产性试验车间,其后多年他们一直致力于重组木制造工艺与设备的研究和改进,并申请本国、美国、英国、德国、法国、日本、加拿大等多国专利以及欧洲和国际专利。

由于澳大利亚对重组木的重大研究成果,在亚洲很多研究单位借鉴重组木的制造工艺和原理, 试图研制以竹材为原料的重组竹制品。1987 年, 南京林业大学人造板教研室利用我国竹材资源丰富的优势, 确定利用竹材(尤其是竹梢头, 小杂竹)压制重组竹的研究方向, 对重组竹生产工艺进行了初步研究, 探讨了竹材软化工艺、疏解方式(辊压和锤击)、施胶量及施胶方式(浸胶和喷胶)、竹纤维束水洗与否、胶种(水溶性酚醛胶和醇溶性酚醛胶)及胶的浓度、热压温度、热压压力和热压时间对重组竹性能的影响, 在实验室压制出了以苦竹为原料的具有较高静曲强度和弹性模量的重组竹。中国林科院木材工业研究所在实验室压制出了以野生杂竹为原料的重组竹。浙江林学院也对重组竹热压工艺进行了研究, 试制了以雷竹、高节竹、孝顺竹和青皮竹为原料的, 去青与不去青两种重组竹板材, 并比较了它们的性能。据浙江林学院叶良明教授的实验结果, 密度 1. 0~ 1. 1g/cm3的重组竹板材, 采用水溶性酚醛树脂作胶粘剂时, 其平均静曲强度可达 120m pa, 弹性模量可达 1. 6104m pa, 大大超过其他的人造板和普通竹材人造板, 完全可以满足结构材的强度要求。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:本次试验对三组(共计18根)100mm*100mm*100mm的试件进行不同方向加载的轴心抗压试验,对12个300mm高度的试件进行了抗压性能试验,并对十三组(共78根)不同长细比的竹胶合材结构柱进行轴向抗压试验。研究不同高度、不同受压方向竹材重组材轴心受压的破坏模式、应力应变模型及设计理论。

研究计划

第一阶段(1到4周)

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4. 研究创新点

本次试验从高度1200mm开始以100mm递减至400mm高度,然后从高度400mm开始以50mm递减至100mm,对更多不同长细比试件进行了轴压性能研究,在国内外属首次。

在材料的特色方面:本次试验采用的材料是重组竹,它具有良好的力学性能和物理性能,质感优良,纹色美丽,加工方便,可持续供给,绿色环保,材料利用率高的特性。对这种材料研究就是一个特色。

在研究的创新方面:本次的研究采用了对试件的四个竖向面各贴两条横向和竖向的应变片,能够更好的测量材料的应变、弹性模量,并在材料的中间部位的水平面的两个方向分别放置两个激光位移计用来测量材料在轴压过程中弯曲的位移变化情况,且在试件的两侧分别放置两个竖向放置的激光位移计,用来测量试件在轴压过程中竖向位移变化情况,这是一个创新。

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