兴安落叶松成熟材单一年轮顺纹力学模型

基于"经典层板理论",以早材和晚材作为基本单元,建立兴安落叶松成熟材单一年轮顺纹抗弯弹性模量以及顺纹抗拉强度的力学模型;通过试验测得兴安落叶松成熟材早、晚材力学性能,并与理论模型值进行比较,探讨所建模型的准确性。结果表明:顺纹抗弯弹性模量模型的计算值与实测值相对误差集中分布在20%以内;而顺纹抗拉强度模型的计算值与实测值相对误差均匀分布在60%以内。由此可得,以早、晚材为基本单元,建立兴安落叶松成熟材同一年轮的顺纹抗弯弹性模量力学模型方法可行。为提高单一年轮顺纹抗拉强度力学模型的求解准确性,需采用更精确的几何尺寸测量方法。     

水热-微波处理水曲柳顺纹压缩应力-应变本构关系

通过对水热-微波联合处理的水曲柳幼龄材和成熟材顺纹压缩过程中应力-应变关系和木材化学组分变化的分析,建立木材顺纹压缩应力-应变本构关系.结果表明:在水曲柳顺纹压缩的初始阶段,应力-应变符合线性的弹性虎克定律;在弹塑性阶段,也基本符合线性的力学关系,建立的水曲柳幼龄材和成熟材顺纹压缩应力-应变本构关系由常数项(比例极限应力)和应力-应变线性关系表达式两部分构成;相同顺纹压缩率下幼龄材弹性模量和应力大于成熟材,主要受到木材化学组分差异的影响.     

东北落叶松材单向顺纹受拉损伤模型

从细观层次揭示木材顺纹受拉破坏的损伤演化机制,是建立木材损伤本构模型的基础.在分析木材宏观及细观构造特征的基础上,将木材等效为若干根并联的受拉木纤维,每根顺纹受拉木纤维等效为弹脆性的受拉微弹簧.基于概率思想,假定受拉微弹簧的极限应变Δ为服从某一分布形式fΔ(x)的随机变量,推导了木材顺纹受拉损伤演化方程.在正确设置木材声发射参数即峰值定义时间(PDT)、撞击定义时间(HDT)和撞击闭锁时间(HLT)的基础上,通过木材顺纹受拉试件破坏过程中的声发射试验确定了受拉木纤维极限应变分布函数的参数,进而建立了木材顺纹受拉损伤模型.分析结果表明,声发射累计振铃计数与木材顺纹受拉细观损伤的累积过程是一致的,可用于反映木材顺纹受拉过程中的损伤演化特征.     

竹楠木顺纹力学性能试验研究

目的分析比较几种胶合木材料,研究竹楠木拉、抗压基本力学性能,给出基于木材强度设计值的计算方法为基础的竹楠木拉压强度设计值建议值.方法按照《木材物理力学性能试验方法》和《木材无疵小试样的试验方法》对竹楠木材顺纹抗拉和抗压进行试验研究,测得竹楠木顺纹抗拉、抗压强度.结果试验结果表明竹楠木抗压经历了弹性、弹塑性和破坏3个阶段,发生塑性破坏;抗拉经历了较长的弹性阶段后发生脆性破坏.试验得到竹楠木顺纹抗拉强度可达98.1 MPa,顺纹抗压强度可达73.3 MPa.结论竹楠木顺纹强度具有离散性,抗拉强度的离散性要高于其抗压强度.竹楠木胶合竹材能够满足建筑结构对材料抗拉压力学性能的要求,试验结果对竹楠木的合理利用和深入研究提供理论依据.     

重组竹抗压与抗拉力学性能的分析

以慈竹制作的重组竹为研究对象,对重组竹抗压与抗拉力学性能进行了研究,并将重组竹与落叶松等6种木材的力学性能进行了比较。结果表明:重组竹顺纹抗拉强度为248.15 MPa,顺纹抗压强度129.17 MPa,稳定性能较好。通过与落叶松、云杉等木材比较发现,重组竹的抗压和抗拉强度较高,纵向与横向抗压强度差异较小,EL/ET比值小,不同方向的泊松比和强重比也有差别。重组竹的横纹抗压过程分为3个阶段(弹性阶段、塑性阶段、破坏阶段),最后发生塑性破坏。     

宜春杉木人工林管胞形态变异及其对材性的影响

<正>测量了不同海拔、树龄的杉木人工林的管胞形态特征,并初步研究了管胞长度与年轮宽度、晚材率、木材密度以及有关力学强度(顺纹抗压、抗弯强度)的相互关系。可利用管胞形态(长度、直径、胞壁厚度)区分成、幼龄材的界限范围。     

基于DSCM的竹炭力学参数测量及破坏分析

为了解竹炭力学性能,采用DSCM方法研究了竹炭的弹性模量、泊松比以及抗压强度,并对竹炭材料的顺纹和横纹破坏过程进行了简单分析。结果表明:竹炭的横纹压缩强度、弹性模量和泊松比均比顺纹压缩低;竹炭的破坏模式受其结构控制,顺纹压缩常表现为突发式破坏,试件内部前期变形均匀,最后发育沿载荷方向的裂纹,横纹破坏表现为渐进式破坏,试件内部前期变形不均匀,最后发育与载荷方向成一定角度的裂纹。该研究在生物质材料的力学参数及力学性能研究方面均具有一定的可行性和优越性。     

低温对红松和大青杨木材力学性质的影响

以红松和大青杨木材为例,研究环境温度变化(尤其是低温)对木材力学性质的影响。在气干和饱湿状态下,对标准样本进行静载荷测试,获取两种木材心材和边材件在温度为20、5、-5和-20 ℃时的抗弯弹性模量、抗弯强度和顺纹抗压强度,分析各参数随温度降低的变化规律。结果表明:温度是影响木材力学性质的一个重要因素,随温度降低,气干材的抗弯弹性模量、抗弯强度和顺纹抗压强度均以近似线性趋势增大; 饱湿材各力学参数变化曲线则存在拐点,在-5～20 ℃之间,随着温度降低,各力学指标增大较慢,在-20～-5 ℃之间,随着温度降低,各力学指标增大较快; 与气干材相比,饱湿材的各力学参数对低温响应更敏感,-20 ℃时饱湿材各力学参数较20 ℃时提高约67%,而气干材-20 ℃时各力学参数仅约较20 ℃时提高15%。     

落叶松胶合木干湿交替加速老化试验研究

为研究长期温湿度交替变化对胶合木物理力学性能的影响，采用改进ASTM D1037老化方法，开展了落叶松层胶板试件0、3、6次干湿交替的多组老化试验，分析了干湿交替次数对胶合木宏观表征、微观形态、材料密度、顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯及胶层剪切强度等指标的影响. 结果表明，试件各项强度指标在干湿交替后均有明显下降；随干湿交替次数增加，试件各项强度指标降幅增加；6次干湿交替后，顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯和胶层剪切强度的降幅依次递增，各指标较0次干湿交替试件分别下降26.75％、29.64％、33.57％和40％；与初始裂缝相比，干湿交替对抗弯强度值影响更为显著；干湿交替次数与不同强度的关系均可采用幂函数拟合；基于交替次数与时间对应关系，分别建立了落叶松胶合木顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯及胶层剪切强度的时变模型.     

木材-钢填板螺栓连接的承载能力试验研究

对4组不同木材厚度共20个螺栓连接试件的结构性能进行试验研究,得到木材-钢填板螺栓连接在顺纹受拉时的承载能力,并探讨其破坏模式及破坏机理.研究表明,木材-钢螺栓连接的破坏模式、承载力大小及其延性均与连接中侧材相对厚度有关.木材-钢螺栓连接在现代木结构中具有广泛的应用前景,研究结果可为我国现代木结构的加工、设计和应用提供参考.     

兴安落叶松林降雨再分配及其穿透雨的空间异质性

【目的】探究大兴安岭北部兴安落叶松林对降雨的截留再分配及树冠下穿透雨空间分布规律,了解兴安落叶松林生态水文过程。【方法】通过长期定位观测研究的方法,获取了2013年兴安落叶松林19场降雨事件的林外降雨、穿透雨和树干径流的观测数据,采用相关分析,总结了兴安落叶松林降雨再分配规律,比较了树冠下不同位置处穿透雨的变异性。【结果】观测期内兴安落叶松林的林冠截留量、穿透雨量和树干径流量依次为35.14、148.61和0.250 7 mm,分别占大气降雨量的19.10%、80.77%和0.14%; 不同降雨事件中,树冠不同位置处的穿透雨具有空间异质性; 当降雨量、温度等气象因子一致时,3/4树冠半径处的穿透雨变异最小,树冠外缘(4/4树冠半径处)变异最大; 当冠层结构稳定时,穿透雨的变异程度均随降雨量的增加而减小,二者呈一定的负相关性(P<0.01)。【结论】穿透雨是兴安落叶松林降雨再分配的主要水文分量(约占降雨量的81%),选择变异最小、最接近林分穿透雨率(误差约1%)的3/4树冠半径处布设穿透雨收集装置,能够适当减少野外工作量,提高科研观测效率,可为落叶松林区森林水文模型的参数化提供依据。     

兴安落叶松林缘天然更新与立地环境因子的相关分析

【目的】揭示兴安落叶松林缘更新与土壤特性及小气候因子的深层次关系。【方法】在测定兴安落叶松林缘天然更新状况、小气候因子及土壤理化性质的基础上,用单因素方差分析与相关性分析法研究了兴安落叶松林缘天然更新指数与土壤理化性质及小气候因子的相关性。【结果】①距离林缘0 m处的样带更新指数最大,距离林缘20、40、60 m的3条样带更新指数变化不大且趋于平稳。②兴安落叶松林缘的光合有效辐射和空气温度显著大于林内。③林缘的土壤养分高于林内,林缘土壤pH小于林内。④通过主成分分析法得到影响兴安落叶松林缘更新的主要因子为土壤含水率、土壤有机质和光合有效辐射,通过多元线性回归分析法得到影响兴安落叶松林缘更新的主要因子为土壤含水率和土壤有效磷。【结论】兴安落叶松林缘的更新效果比林内好,林缘效应对兴安落叶松林更新的影响大致在距离林缘20 m范围以内;光合有效辐射、空气温度和土壤理化性质能有效影响兴安落叶松林缘的更新,其中土壤含水率是影响兴安落叶松林缘更新的最主要因素。因此可以通过改善林缘的环境促进兴安落叶松林缘区域的更新。     

不同落叶林林下凋落物的分解与养分归还

用分解袋法研究胡桃楸、落叶松纯林及其混交林下叶凋落物的分解及养分归还速率。结果表明：在1个生长季内，3种林分叶凋落物分解速率从大到小依次为：胡桃楸纯林、混交林、落叶松纯林。胡桃楸纯林叶凋落物归还氮的速率最快，落叶松纯林叶凋落物归还磷、钾的速率最快。二组成混交林后，混交林叶凋落物归还氮的速率较落叶松纯林明显提高，而归还磷、钾的速率较胡桃楸纯林明显提高。胡桃楸与落叶松混交后叶凋落物养分归还速率较其各自纯林的有所提高，可能是混交林增产机理之一。     

大兴安岭北部林区林火干扰强度对兴安落叶松群落影响研究

研究大兴安岭北部林区不同强度林火干扰对兴安落叶松群落的影响。通过对兴安落叶松群落乔木层、下木层和草本层植被的调查与分析发现：乔木层的多样性几乎没有变化．林火干扰对兴安落叶松林的平均胸径、平均树高和平均枝下高均有明显的影响,并且随着干扰强度的增强呈增长趋势．按照干扰强度由轻到重（即轻度、中轻度、中重度、重度）．平均胸径分别增加了5％（差异不显著）、24％、56％、87％;平均树高分别增加了8％、25％、56％、87％;平均枝下高分别增加了28％、48％、60％、93％;林火干扰对下木层植物的多样性指数随着林火干扰强度的增加,呈先上升再下降的趋势。在中轻度干扰下．达到最大值。之后随着林火干扰强度的增加缓慢下降．但均大于未干扰时的多样性干扰强度对该层植物的丰富度指数和均匀度指数的影响也是呈先上升,在中轻度时达到最大值,之后下降的趋势．中轻度干扰下的植物种类较未干扰时增加40％．重度干扰减少40％。草本层植物多样性指数随林火于扰强度的变化与下木层植物刚好相反：在中轻度时下降到最小值,之后随干扰强度的增加而上升。对于丰富度指数,中轻度于扰和重度干扰对其影响明显：中轻度干扰时植物种类增加了42％．重度干扰时减少了42％。均匀度指数只在中轻度干扰时显著降低．总之．一定间隔期的中轻度火干扰有益于兴安落叶松群落。     

小兴安岭改造后森林沼泽土壤与植物中主要微量元素的研究

小兴安岭改造后的森林沼泽是兴安落叶松－泥炭藓沼泽经挖掘沟排水改造而成,测试分析表明该沼泽土壤与植物中含微量元素２０余种,对植物生长发育最有影响的元素为锰,锌,硼铜,铜,钴五种,它们在土壤与植物中的含量有明显差异,但也有共性,即锰〉锌〉硼〉铜〉钴,土壤各层次与植物各器官中的微量元素含量亦有不同,时空和季节变化的规律明显,本项工作对兴安岭落叶松生产量的提高有重要意义。     

微型齿榫纵向接合的初步试验

<正> 一、前 言 微型齿榫接合通常是指齿榫长4-15毫米、齿尖厚0.2-0.4毫米、齿距2.5-4毫米的齿榫接合,原理与一股齿榫(大齿)接合相同。微型齿榫由于齿长缩短, 具有一系列优点:(1)可以节约木材、胶料、刀具材料,减少切削齿榫时的动力消耗;(2)缩小对接部分,得到高于一般齿榫(大齿)的接合效率;(3)适用范围大,适用于大断面材、小断面材以及纵向接长和角度接合;(4)由于齿数多,故可用较高端向压力接合,减小胶合误差,同时不易产生一般齿榫接合时易发生的齿根部分开裂现象;(5)微型齿榫啮合时,机械接合力大,有利于胶合等工序的操作。     

不同厚度充填体-围岩组合体力学性质及损伤本构

为探究充填体厚度变化对充填体-围岩组合体力学性能的影响规律,开展了5种不同厚度充填体-围岩组合体试件单轴压缩试验,结合数字散斑技术对试件破坏模式的变化进行分析,建立考虑峰后应变软化阶段的分段式损伤本构模型对全过程应力—应变关系进行描述。分析结果表明,充填体厚度变化对组合试件力学性能与破坏模式影响显著。随着充填体厚度由0 mm增加至100 mm,试件峰值强度由94.6 MPa呈指数关系下降至10.1 MPa、峰值应变由0.30下降至0.06,弹性模量呈先下降后上升变化趋势;利用数字散斑技术分析发现,随着充填体厚度增加,破坏模式逐渐由脆性剪切破坏过渡为拉剪复合破坏,最终发展为由充填体内部发生 X 型剪切破坏而引起的拉伸劈裂破坏;通过改变分段式损伤本构模型的分布参数与修正系数,可较好的表征不同充填体厚度试件的全过程应力—应变曲线,利用文献[26]数据进行验证,发现模型适用性较好;充填体厚度越大,由充填体存在而引起的试样初始损伤越大,达到峰值应变时,损伤变量 D未达到1,试件延性破坏特征越明显,破坏后残余强度越高。     

不同矫正位置对落叶松分位数削度方程预测精度的影响

【目的】基于非线性分位数回归方法构建大兴安岭落叶松(Larix gmelinii)树干削度方程,并分析比较基本模型与不同分位数(τ=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)模型,利用树干不同高度的上部直径进行矫正分位数组合模型预测精度,为落叶松天然林干形的精准预测提供理论依据。【方法】以大兴安岭壮志林场212株落叶松树干干形数据为研究对象,基于非线性分位数回归方法和Max and Burkhart分段削度方程,利用SAS软件中NLP过程拟合各分位数分段削度方程,把树干相对高20%、30%、40%、50%、60%、70%处的直径以及胸径到树尖的中间位置(50%^*)的树干上部直径引入到分段削度方程中进行矫正,并以平均误差(MAB)和相对误差(MPB)为评价指标对削度方程进行对比分析。【结果】Max-Burkhart分段削度方程在9个不同的分位点都可以得到参数估计值,因此分位数回归削度模型可以评价在不同分位数的预测能力。未矫正的分位数(τ=0.5、0.6)模型的预测精度略优于基本模型。准确地选择矫正位置至关重要,与未矫正的基本模型相比,利用树干相对高20%和70%处的直径进行矫正不能提高各分位数组合模型的预测精度,利用树干相对高30%、40%、50%、60%处的直径以及胸径到树尖中间位置的树干上部直径进行矫正的大多数分位数组合(3、5、7、9个分位数组合)模型的预测精度都能得到提高,总体使用矫正位置分位数组合模型的预测精度顺序为40%>50%^*>50%> 60%>30%>20%>70%。最佳的矫正位置为树干相对高40%处,并以3个分位数的组合(τ=0.3、0.5、0.7)模型预测精度最高,与未矫正的基本模型相比,MAB和MPB均下降13.5%。【结论】在削度方程中引入一个合理的矫正位置可以提高模型的预测精度,其中,最佳矫正位置为树干相对高40%处,最优模型为3个分位数组合(τ=0.3、0.5、0.7)模型。在实际应用中,如果不考虑矫正时,建议采用分位数τ=0.5削度方程的参数估计值。     

长岭岗林场杉木幼龄材与成熟材密度比较

测定和比较了长岭岗林场32a生杉木人工林的幼龄材和成熟材的密度．结果表明，该场杉木幼龄材全干密度为0．384g／cm^3、气干密度为0．382g/cm^3、基本密度为0．323g／cm^3，成熟材全干密度为0．435g／cm^3、气干密度为0．428g／cm^3、基本密度为0．392g／cm^3；经方差分析对各密度指标的显著性测验，幼龄材和成熟材全干密度、气干密度、基本密度都具极显著差异；而单株间各密度指标稳定一致．在此基础上，分析了密度对杉木利用的影响．