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《南京林业大学》 2007年
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胶合板构成及湿变形机理研究

王志强  
【摘要】: 随着原材料的战略转移,胶合板工业已经面临着一个多树种和不同单板搭配使用的问题,通过计算模型和程序计算来指导胶合板的结构设计,具有生产效率高和节约生产资源的巨大优势。胶合板等木质复合材料的翘曲变形是一个既普遍又严重影响产品质量的问题。通过建立数学模型来预测和减小木质复合材料的翘曲变形具有重大的实际意义。 论文首先从经典层合板理论和木质复合材料特点出发,建立了木质复合材料的刚度体系,并应用电阻应变片电测技术,在试件受轴向拉伸和纯弯曲载荷情况下,测出试件上下表面对应位置的应变,运用复合材料力学相关理论,对刚度体系进行了验证。实验结果表明,论文中建立的刚度体系能较好地吻合实际情况。 在刚度体系应用中,以消除耦合效应机理为指导,设计了四种不同结构的不对称板坯,着重讨论板坯翘曲度与耦合刚度矩阵[B]之间的定性关系。实验结果表明,一般耦合刚度系数Bi j绝对值越大,板坯翘曲度越大;并且耦合刚度系数B2 2, B1 1对实验设计板坯的翘曲度影响最大。同时,还应用刚度体系对杉木结构胶合板进行了结构设计。通过将压缩杉木单板置于板坯表层和次表层等结构设计,胶合板抗弯弹性模量得到显著提高,弹性模量实验值和理论值能较好地吻合,胶合板的弹性性能达到设计要求,该部分内容已经申请专利。 通过将不同涂胶、热压工艺的杨木单板在等温增湿的环境中处理,测量了单板的顺纹、横纹和厚度方向的湿变形。实验结果表明,不同工艺处理的杨木单板在含水率从绝干到25%左右的范围内,顺纹、横纹和厚度方向上湿应变和含水率之间几乎呈直线关系,湿胀系数可视为常数。同时,涂胶量、压力、胶粘剂种类等工艺因素对单板的横纹和厚度湿胀系数影响非常显著。由于普通胶合板工艺特点,单板间脲醛树脂对单板湿胀性能影响低于低分子量的酚醛树脂,面粉的添加量会增加单板的湿胀性能;同时单板压缩,一方面增加了厚度方向的湿胀性能,另一方面单板被压密实,降低了单板顺纹和横纹方向的湿胀性能。 论文根据相关理论建立了木质复合材料面内及翘曲湿变形计算模型,通过对不同结构的胶合板进行等温增湿实验,实际测试了胶合板的面内和翘曲湿变形,对模型进行了验证。分析了胶合板的正交铺设结构在降低湿胀性能同时,残余应变和应力产生的机理,并指出可以通过模型计算指导板坯结构设计,减少湿变形。 论文最后根据经典层合理论和木质复合材料刚度体系,采用Visual Basic程序设计和Access数据库技术,开发了木质复合材料结构设计程序。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TS653

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【引证文献】
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