竹材物理力学性质的研究

<正>竹材的物理力学性质是竹材重要的质量指标。本文研究了竹材的公定容积重,湿胀,维管束密度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度,径向和弦向的抗弯强度和一些其他性质,获知了:1.竹材分割对顺纹抗压强度的影响,2.顺纹抗压强度与竹材含水率的关系;3.竹子年龄(A)对物理力学性质的影响;4.竹秆任意高度处(H_x)的物理力学性质;5.竹材的立地等级和营林措施对竹材物理力学性质的影响;6.不同竹种的物理力学性质。     

新型竹—木—GFRP夹层梁的受弯性能试验

为研究竹—木—GFRP夹层梁的受弯性能,设计以泡桐木作为芯材,竹、GFRP作为面层的夹层梁试件,对夹层梁试件进行了等芯材厚度和等梁高两组四点弯静载试验,得出各试件的破坏现象、破坏荷载并绘制荷载—位移曲线。研究结果表明:竹材部分替代GFRP作为面层的一部分,可降低成本,防止加载点处局部破坏;设置泡桐木纤维沿梁长度方向有利于提高夹层梁的受弯性能;芯材厚度不变的情况下,竹材加固夹层梁有极高的性价比,而使用GFRP面层则能显著提高夹层梁的弯曲刚度;梁高不变的情况下,夹层梁的弯曲刚度、极限荷载分别随竹材与GFRP厚度的增加而增大。竹—木—GFRP夹层梁跨中截面应变分布基本满足平截面假定。换算截面法可作为竹—木—GFRP夹层梁应力计算依据,使用考虑剪切变形的铁木辛柯梁理论计算竹—木—GFRP夹层梁的跨中挠度有着不错的精度。     

炭化过程中的竹材收缩率

在温度为200～900℃的炭化过程中，通过测定6年生毛竹竹材的收缩率和竹炭得率，集中研究了竹材收缩率的各向异性及其与竹材主要组成之间的关系。结果表明：(1)在炭化过程中的相同炭化温度下，毛竹竹材在轴向、内部弦向、径向及外部弦向的收缩率依次增大。将竹材在200℃时处理3h，其轴向收缩率仍为零；(2)在整个炭化过程中，炭化温度在200～400℃范围内竹材收缩率的变化最大；(3)炭化温度低于400℃时，竹材中某一方向或部位的纤维素含量越高，其收缩率越大。炭化后期，竹炭的石墨化程度对竹炭收缩率可能有较大的影响；(4)加热温度低于300～350℃时，含水率越高的竹材，其收缩率越高。     

缝纫工艺对缝纫复合材料弯曲性能的影响

采用不同的缝纫方式、缝纫密度、缝纫线种类、缝纫线线密度对Kevlar纤维毡进行缝纫,制成预制件,经过真空辅助树脂传递模塑(VARTM)方式对缝纫预制件固化成型.测试结果表明,随着缝纫密度增大,缝纫复合材料的弯曲性能单调降低;在缝纫密度相同的情况下,缝纫的行距比针距对弯曲性能的影响大;缝纫线的直径越大,缝纫后复合材料的弯曲性能下降幅度越大;而缝纫线种类对弯曲性能影响不大.     

毛竹材的动态热机械性能分析

采用动态热机械分析(DMTA)测试毛竹材的储能模量(E')和损耗模量(E″),分析在不同初含水率、笔壁径向部位、竹龄及距毛竹基部高度下毛竹材的储能模量和损耗模量及玻璃化转变温度(Tg)。结果表明:①毛竹材储能模量随着温度的升高呈逐渐减小的趋势,损耗模量随着温度的变化出现两个峰,当温度达到玻璃化转变温度时达到第1个峰值。②储能模量和损耗模量受初含水率的影响较大,随着含水率的增加呈相对减小的趋势; 在竹壁径向上,储能模量和损耗模量由内而外依次增大; 在同一温度下,毛竹材的储能模量和损耗模量具有随毛竹高度的增加而降低的趋势; 不同竹龄毛竹材的储能模量和损耗模量略有差别,基本上随竹龄的增大而增大。③毛竹材Tg随含水率的增加而降低,在绝干状态时Tg为217～223 ℃; 含水率为15%到饱水状态时,Tg在113～134 ℃之间; 沿竹壁径向的竹青、竹肉和竹黄的Tg略有差别,30%含水率时的Tg在123～135 ℃之间; 不同竹龄毛竹材的Tg并无较大差异,在120～123 ℃之间; 不同高度的毛竹材Tg也无显著差异,在123～126 ℃之间。研究表明,在毛竹材的实际生产中可通过增加毛竹材周边温度和含水率以增加其塑性,使竹材的竹龄和高度选择更加宽泛。     

环境温湿度对竹材增强LVL力学性能的影响

在不同温湿度条件下,对竹材增强单板层积材(LVL)进行处理,分析了经过处理后竹材增强LVL力学性能的变化。结果表明:经过高温高湿处理后,竹材增强LVL的力学性能均出现了明显的衰减。其中,弹性模量(MOE)平均衰减30.7%,静曲强度(MOR)平均衰减38.3%,冲击韧性平均衰减11.7%;经过低温处理后,竹材增强LVL的弹性模量和静曲强度都有微弱增长的趋势,弹性模量平均增长率为2.5%,静曲强度平均增长率为5.4%,冲击韧性平均衰减率为37.9%;在高低温交变处理过程中,竹材增强LVL的弹性模量和静曲强度处于上下波动的状态,弹性模量衰减率或增长率在5%以内,静曲强度衰减率或增长率在10%以内,冲击韧性呈衰减趋势,平均衰减率为18.7%。     

竹材动态杨氏模量影响因子的分析

用共振法分别测出同种竹材不同高度的动态杨氏模量，分析其与竹节长、密度和纤丝角的关系。结果表明，随着竹节高度增大，竹材的密度增大，动态杨氏模量也增大，而竹材的内耗则不断下降；同时，竹节高度增大，竹材的纤丝角变小，动态杨氏模量变大，而内耗变小。因此，影响同种竹材不同部位的动态杨氏模量的主要因素是密度和纤丝角。     

玄武岩纤维落叶松集成材胶合工艺

 中国木结构建筑工业的复苏面临很大的压力,其中一个重要难题就是中国缺乏天然优质大径级木材资源。如何利用中国现有劣质材资源,通过一定的技术手段对其进行改进是当前工作的重中之重。本文对聚氨酯胶黏剂制造落叶松集成材/玄武岩纤维增强树脂(BFRP)的胶合工艺技术进行了研究。试验采用竹材作为木材和BFRP的过渡层,同时引入硅烷偶联剂KH550对竹材进行处理,并在偶联剂HMR对竹材和BFRP的处理工艺上进行了进一步的完善。结果表明,径向横拼竹板材两面材性相同,同时成功避免竹节对胶合性能的影响,因此径向横拼竹板材与BFRP和木材的胶合性能最佳;硅烷偶联剂KH550对竹材处理工艺的引入,极大地增强了竹-BFRP的胶合性能。     

非均匀变密度圆形和环形薄膜的轴对称振动

采用打靶法数值分析了质量密度沿径向连续变化的圆形和环形薄膜的轴对称横向自由振动 .分别考虑密度为半径的线性、二次、三次函数变化的情况 ,计算出了系统的一阶固有频率 ,并将结果与用微分求积法 ( differential quadrature method)和瑞利商方法 ( Rayleigh’s quotient method)所得结果进行了比较 ,显示出本文结果的精确性和方法的优越性 .最后 ,数值求解了密度沿半径以指数函数变化的非均匀圆形和环形膜的自由振动 ,给出了一阶固有频率的数值结果     

径向温度和压强分布对螺旋波等离子体能量分布和场型的影响

针对射频波加热等离子体的稳态过程,考虑等离子体径向密度呈抛物线分布和高斯分布,分析讨论了径向压强和温度分布对两种密度分布的螺旋波等离子体内功率沉积以及电场和电流密度的分布影响.考虑正梯度、负梯度和零梯度三种梯度模型.通过研究表明:正温度梯度更有利于等离子体中心处的功率的吸收;正压强梯度增大了等离子体边缘处感应电场,减小了中心处电流密度,并减弱了边缘处功率沉积,波能量耦合深度加深,更有利于中心处功率的耦合吸收;等离子体径向密度为高斯分布时,等离子体边缘处电场强度较高,电流密度较小,射频波在边缘处沉积能量较少且变化不大,进而造成波能量的耦合深度大大增加;等离子体径向密度为抛物线分布时,等离子体中心处和边缘处功率沉积较大,其中边缘处附近功率沉积尤为突出且明显高于高斯分布时的.三种温度和压强分布对两种密度结构的等离子体中电场强度与电流密度分布与变化趋势影响基本相似,由此证明m=1模式的稳定性.     

毛竹竹秆秆柄形态与解剖学研究

目的 揭示毛竹竹秆秆柄形态学与解剖学特征。方法 利用形态统计学、滑走切片与石蜡切片技术对不同发育时期毛竹秆柄形态与解剖结构进行研究。结果 毛竹成熟笋秆柄长约3.22 cm, 基部、中部与上部直径分别约为1.2、1.4与1.9 cm,平均具有约14个芽鳞片。解剖学分析显示,毛竹秆柄为实心结构,从外到内依次分布有表皮、下皮、皮层、维管组织与基本组织。其中,下皮约7层细胞,皮层约25层细胞,秆柄横切面维管束分布数量约672个。毛竹竹秆秆柄维管束从形态上可分为6种类型,以仅具有单个后生导管的纤维帽闭合式维管束为主,其形态显著不同于毛竹竹秆与竹鞭节间典型的开放式维管束。同时薄壁细胞纵向排列不规则,且无明显的长、短细胞之分。纵切显示,秆柄木质化程度、维管束密度均为底部最高,中部次之,上部最低。对不同初生增粗生长期笋芽秆柄形态与解剖学观察发现,发育后期笋芽秆柄芽鳞片数、长度与直径均与成熟笋秆柄接近;同时发育前期笋芽秆柄已具有与成熟笋秆柄相同的芽鳞片数;但秆柄长度变化从小到大依次为发育前期笋芽<发育中期笋芽<发育后期笋芽。结论 毛竹竹秆秆柄解剖学结构显著不同于竹秆;秆柄基本结构在笋芽的发育前期已分化完成;发育前期至发育后期笋芽秆柄具有一个明显的伸长生长过程。     

木竹重组材抗弯性能的研究

根据混杂复合材料理论，将重组木的构成单元——木束与重组竹的构成单元——竹束，采用混杂方法复合，并对3种不同的混杂形态和不同混杂比进行了木竹重组材的结构设计及抗弯力学性能的研究。结果表明，与重组木相比，木竹重组材的比模量略有提高，比强度提高较大；3种混杂形态中，以竹束为表面的夹芯结构的比模量及比强度最高，均匀混杂的木竹重组材的抗弯性能最低；木竹重组材的抗弯性能均随竹束用量的增大而有不同程度地增大。重组竹的比模量和比强度分别比重组木高出50％和120％。     

利用原子力显微镜表征竹纤维细胞壁横截面结构

竹纤维是竹材的主要承载单元,其构造影响着竹纤维乃至竹材的加工利用。笔者利用原子力显微镜(AFM)的Peakforce QNM模式及Tapping模式对1年生慈竹纤维细胞横截面结构进行表征,对壁层厚度进行准确测量。结果表明:原子力显微镜是表征竹纤维细胞横截面结构的有效工具,适合定位表征竹纤维细胞多壁层结构及壁层的模量分布差异,并能够准确测量壁层的厚度; 竹纤维细胞壁层的模量不同,薄厚层相邻位置模量变化比壁层内大; 竹纤维细胞壁层数量以及壁层厚度因纤维所在位置不同而改变。     

外源GA3对毛竹实生苗新分蘖竹株秆形与 竹材纤维质量的影响

为探索竹类植物秆形生长机制,研究利用激素调控竹材纤维生长质量,采用不同质量浓度(0、20、40、60 mg/L)赤霉素(GA₃)处理毛竹实生苗,观察并测定处理后新分蘖竹株数量、秆形及竹材纤维质量变化情况。结果表明:毛竹实生苗叶面喷施不同浓度GA₃后,新分蘖竹株秆高、节间长和叶片数量均有极显著增加(P<0.01),20、40和60 mg/L GA₃处理实生苗新分蘖竹株秆高分别比对照(0 mg/L)增长0.56、1.19和1.21倍,平均节长度增加0.49、1.05和1.10倍,叶片数量增加35.61%、48.35%和38.68%; 新分蘖竹株数量、单株节数和地径在处理与对照之间无显著差异。伴随秆形变化,新分蘖竹株竹材纤维质量也有所改变。20、40和60 mg/L GA₃处理,明显增加了新分蘖竹株竹材纤维细胞长度,分别比对照增加13.17%、20.68%和21.46%; 但各处理对竹材纤维细胞的宽度作用不显著,从而使得处理后竹株竹材纤维的长宽比增加,有利于竹材纤维质量提升。另外发现,不同浓度GA₃处理对竹材纤维细胞的壁厚、腔径和纤维组织比量的影响不显著。分析认为,赤霉素处理能显著改善毛竹实生苗新分蘖竹株的竹材纤维质量,但对提高竹材纤维产量无显著作用。     

6种竹子叶器官的解剖结构比较

【目的】探究竹子营养叶与秆箨之间的关系,揭示竹子不同功能叶器官的结构差异,为竹类植物的基础生物学研究提供新的理论信息。【方法】以6种竹子即勃氏甜龙竹(Dendrocalamus brandisii)、慈竹(Bambusa emeiensis)、绵竹(Lingnania intermedia)、香竹(Chimonocalamus delicatus)、云南箭竹(Fargesia yunnanensis)和美竹(Phyllostachys mannii)的营养叶、秆箨和叶枝为研究对象,观察它们的显微结构,并对其各项指标进行测量与比较。【结果】竹子营养叶解剖结构具有指状臂细胞或梅花状细胞的分化,并且具有薄壁维管鞘细胞;秆上部的箨片形态更接近于叶片,而下部的箨片具有较厚的角质层,无叶肉细胞的分化,与叶片形态差异明显。竹子营养叶的叶片、叶柄、叶鞘和叶枝维管束韧皮部的面积占比均高于木质部,与秆箨(笋箨)有显著差异。秆箨(笋箨)的箨鞘与箨片维管束木质部面积占比更高,虽然秆上部箨片形状和大小都与叶片接近,但与叶片相比,其维管束木质部面积占比更高。叶鞘和箨鞘的解剖结构与叶片和箨片的有区别,与叶柄的结构基...     

实心狭叶方竹秆形特性及变异规律研究

竹子的秆形结构研究对竹林资源产量测算和秆材的利用等具有重要的意义．本文对实心狭叶方竹的秆形特性及变异规律进行了研究．实心狭叶方竹平均秆高为116．9cm,最高可达257．0cm;地径一般在1cm以下,平均为0．495cm,最大可达1．58cm;节间长一般为5—18cm,平均为11．1cm,最长达20．2cm;枝下高一般小于70cm,平均为44．1cm．竹秆的地径与秆高、枝下高、竹秆重量、节间数等特征的相关性极为显著,其相关系数分别为：0．949,0．971,0．921,0．886,三次方程最能反映地径与秆高、枝下高、秆重、节间数等特征的相关性,不同于其他竹种的研究结果．节间长度在竹秆中随着秆轴的升高表现出逐渐升高→基本稳定→逐渐下降的规律．结果表明,不同竹子其秆形各因子之间的变化规律性不强,其研究还需进一步深入．     

偶联剂对HDPE基竹塑复合材料性能的影响

以高密度聚乙烯(HDPE)、竹粉(BF)为原料,马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)作为偶联剂,通过混炼、平板热压成型制备竹粉/HDPE复合材料,研究了马来酸酐接枝聚丙烯添加量(0、2%、5%、8%)对竹粉/HDPE复合材料吸湿性、吸水性、弯曲强度、拉伸强度以及抗冲击强度等性能的影响。结果表明:MAH-g-PP能显著改善竹粉/HDPE复合材料的吸湿、吸水性能,明显提高复合材料的力学性能; 当MAH-g-PP添加量为5%时,复合材料的吸湿、吸水率最低,静曲强度与弹性模量分别提高68%和30.4%,拉伸强度与抗冲击强度分别增长53.7%和75%; 而当MAH-g-PP添加量为8%时,复合材料的力学性能在一定程度上有所降低。红外光谱(FTIR)分析显示,添加MAH-g-PP后竹粉的游离羟基与马来酸酐之间发生了酯化反应。     

竹材定向刨花板工艺和性能的研究

<正>研究表明,竹材定向刨花板的静曲强度和弹性模量随着板密度、刨花长度、表层定向铺装刨花所占比例和施胶量的增加而增加;竹青和竹黄对板子性能无显著影响;增加长条刨花所占比例,会提高夹心结构定向刨花板在定向方向的静曲强度和弹性模量。总之,用竹子制造定向刨花板,从板子性能和相应的工艺条件来看是可行的。     

竹秆锈病扩大防治试验研究

<正>竹秆锈病近年来在江、浙等省竹林中发生较普遍。在60亩淡竹林内,从1984～1926年每年3月上、中旬用1:1的煤焦油柴油液,涂于发病部位,连续防治三年,其效果分别为89.9％、82.8％和97.1％,每年新竹发病率从原来的26％降至2.2％,总发病率从35％下降至6.7％。防治方法简便,费用低。     

长叶苦竹新造林的生长发育规律研究

【目的】为揭示长叶苦竹(Pleioblastus chino var.hisauchii)新造林的生长发育规律,探究不同年龄竹株的秆形特征及不同龄级竹地下茎的鞭根生长情况,为长叶苦竹及其他混生型竹的栽培养护和经营管理提供参考。【方法】调查了南京林业大学溧水白马实验基地长叶苦竹新造林5年时的年龄结构和空间分布,标记整片竹林每株竹子的位置和年龄信息,随机选取3株1～5年生健康无病虫害竹株,测定其地径、株高、枝下高、每节节长和对应的节径等指标。追踪1～5年生竹鞭系,统计鞭段数、鞭节数、岔鞭数、芽数,测量鞭长、鞭径、鞭节长等指标。【结果】随着长叶苦竹新造林的更新,前4年新龄竹株数呈递增趋势。地径、株高和枝下高随竹龄的增长均呈递减趋势,且不同年龄竹株的地径和株高、枝下高和株高均存在线性正相关关系。竹秆每节节径由基部到梢部呈递减趋势,且每节节长和对应的节径存在线性正相关关系。新龄竹每节节径、每节节长、平均节径和平均节长均大于老龄竹。鞭径、总鞭长、鞭段数和芽数随竹龄的增长呈递减趋势。鞭长、鞭节长、岔鞭数和笋芽数随竹龄的增长呈先增后减的趋势,在造林第4年时达到最高。【结论】长叶苦竹新造林的年龄结构呈上...