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中密度纤维板粘弹性研究

袁纳新  
【摘要】:发展迅猛的中密度纤维板(MDF)已在人造板生产和应用中,占据了令人注目的地位。但MDF二次加工及应用中,存在鼓泡、分层、尺寸稳定性等问题,这些问题与MDF粘弹性具有密切关系。为确保MDF基材性能,减少鼓泡和分层,优化MDF二次加工产品结构、加工工艺,有效应用MDF提供参考和依据,开展了MDF粘弹性特征及其内部损伤机理的研究。 研究了两种MDF单向承压时的基本力学特性,为测定和评价MDF基本力学指标提供实验数据和理论依据。结果表明:MDF厚度方向单向承压时,应力-应变关系的线性段与非线性段之间无屈服点; 线性回归和最小二乘法是确定MDF比例极限及计算弹性模量的有效方法; 重复加载对MDF的硬化具有显著的影响,其中首次加载对MDF的硬化具有决定性的作用; MDF的硬化是应变增加的结果,它以降低弹性模量为代价; 物理性能不同的MDF,应力-应变特性不同,物理性能好的MDF,应力-应变曲线斜率大,即弹性模量大。 对两种MDF的蠕变-回复和应力松弛、内耗指标、蠕变柔量和松弛模量进行了研究,旨在探索MDF粘弹性规律。结果表明:在低应力级时,MDF是弹性体; 在中应力级时,MDF是理想粘弹性体; 在高应力级时,除存在理想粘弹性体所具有的变形外,还存在不可忽视的瞬时塑性变形,是非理想粘弹性体; 内耗指标能定量地分析耦合在一起的可恢复的蠕变变形和不可恢复的蠕变变形,及不可恢复的瞬时塑性变形,是有机联系MDF微观结构变化和宏观变形的有效指标。 在前人粘弹性模型研究基础上,推导和改进了描述MDF中低应力级蠕变和应力松弛的数学模型。改良型蠕变和应力松弛本构数学模型具有时间自相协调的关系,提高了对MDF蠕变和应力松弛行为的预测精度; MDF在低应力级时的弹性模量为197.3MPa(SX材料)和153.4MPa(SL材料); MDF在中等应力级时,用改良型蠕变和应力松弛数学模型分别能较好地描述其蠕变和应力松弛行为; 采用防滑和开关装置,建立的MDF在高应力级的新型力学模型,可以较好地定性模拟MDF初始段的蠕变和纤维之间的结构破坏过程。 就重复加载下的MDF粘弹性进行了研究。在中高应力级,加载周期是影响MDF粘弹特性的重要因素; MDF各加载周期的残余变形随加载周期增加而减少,变形总量为各周期残余变形之和; 利用线性叠加原理,建立了MDF重复加载时具有叠加效应的蠕变回复数学模型和应力松弛数学模型,并进行了验证。结果表明:叠加效应


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