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复合型杨木单板层积材刚度模型及工艺研究

王志强  
【摘要】:近年来,在欧美、日本等发达国家,单板层积材(LVL)发展迅速。而在国内,一方面市场上LVL仍然稀少,质量跟不上国际标准;另一方面,LVL的发展空间和前景较大。 在复合材料力学中,论文研究的对象:金属网增强型杨木LVL和单板浸渍复合型杨木LVL,前者可以看作由正交各向异性层(杨木单板)和各向同性层(金属网)层合而成;后者则由正交各向异性层的杨木单板层合而成。在经典层合理论及相应假设的基础上,论文首先提出了这种复合层合板刚度的计算模型。并且,通过对这两种复合杨木LVL的工艺研究,一方面探讨其复合增强的效果;另一方面,提供实验数据对刚度模型进行验证。 在金属网增强型杨木LVL研究中,分析了酚醛(PF)树脂胶、聚氨酯(PU)树脂胶、环氧树脂胶等三种胶粘剂用于杨木单板和40目不锈钢网的胶合情况;并以金属网层数、种类和目数为因子正交试验,压制复合LVL。实验表明,金属网对杨木LVL的MOE、MOR等性能增强效果显著,金属网的目数是影响杨木单板与金属网间胶合强度和金属网对杨木LVL增强效果的最主要因素。 在单板浸渍复合型杨木LVL研究中,分析了不同的单板浸胶量和组坯方式对杨木LVL物理力学性能的影响。实验数据表明,单板浸胶处理会提高LVL的物理力学性能;而且,随着浸胶单板数量增加,LVL的物理力学性能也会增加。单板的不同浸胶量,仅对CLVL(构成LVL的所有单板都浸胶处理)的24小时冷水浸泡吸水厚度膨胀率有显著影响,并且厚度膨胀率随浸胶量的减少而增大。 将实验数据中的弹性模量值与程序计算的刚度值D11进行比较,对模型进行验证。表明当复合板的剥离率较低,满足经典层合理论假设时,刚度模型预测值D11与实际MOE值之间能较好拟合,预测值和实验值之间的相对误差小于15%。


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