木材从力学角度上看是一种粘弹性材料,从结构上看又是一种多孔材料,木材的这个特性,可以使其进行简单的弯曲,但是要获得较小的弯曲曲率半径,首先应强化木材软化机理的研究,增大木材的塑性;其次研究木材软化处理后的顺纹压缩机理和压缩技术,使木材在顺纹压力的作用下,细胞壁中微纤丝之间产生滑移,导致木材细胞壁的壁层纵向产生褶皱,木材在弯曲力矩的作用下,弯曲时的受压面形成褶皱,受拉面形成展皱,在允许的形变范围内获得较小的弯曲曲率半径。本文研究结果表明,试件尺寸为280mm×16.5mm×16.6mm时,经过水热软化处理后,顺纹压缩率达到24% ,试件回弹后的长度最小为261.74mm时,弯曲的曲率半径最小为42.5mm ,测试的试件平均值为56.94mm。
Wood is elastic and viscous material from the mechanics point of view and the structure is full of aperture.These characters endow wood the ability of simple bending. To obtain small bending semi diameter the plastic of wood will be increased with strengthening the theory of softening. Then study the theory of longitudinal compressing and the technique of compressing. Cellular wall arises longitudinal crease when microsoft fibre slides with the effect of compressive stress. Smaller bending radius will be gained with limited transmutation when the compressing surface is formed to drape and drawing face is on the contrary with the action of bending moment. The result indicates that the specimens with the size of 280 mm×16.5 mm×16.6 mm dealt with water heat softening get the minimum radius 42.5 mm and average radius 56.94 mm with 24% compressing ratio and minimum rebound length 261.74 mm.
全 文 :第 ws卷 第 u期
u s s w年 v 月
林 业 科 学
≥≤∞× ≥∂ ∞ ≥≤∞
∂²¯ qws o²qu
¤µqou s s w
榆木顺纹压缩弯曲技术
宋魁彦 王逢瑚 宋宇宏
k东北林业大学材料科学与工程学院 哈尔滨 txsswsl
摘 要 } 木材从力学角度上看是一种粘弹性材料 o从结构上看又是一种多孔材料 o木材的这个特性 o可以使其进
行简单的弯曲 o但是要获得较小的弯曲曲率半径 o首先应强化木材软化机理的研究 o增大木材的塑性 ~其次研究木
材软化处理后的顺纹压缩机理和压缩技术 o使木材在顺纹压力的作用下 o细胞壁中微纤丝之间产生滑移 o导致木材
细胞壁的壁层纵向产生褶皱 o木材在弯曲力矩的作用下 o弯曲时的受压面形成褶皱 o受拉面形成展皱 o在允许的形
变范围内获得较小的弯曲曲率半径 ∀本文研究结果表明 o试件尺寸为 u{s °° ≅ ty1x °° ≅ ty1y °°时 o经过水热软
化处理后 o顺纹压缩率达到 uw h o试件回弹后的长度最小为 uyt1zw °°时 o弯曲的曲率半径最小为 wu1x °° o测试的
试件平均值为 xy1|w °° ∀
关键词 } 榆木 o木材水热处理 o顺纹压缩 o最小弯曲半径
中图分类号 }≥z{t1uv 文献标识码 } 文章编号 }tsst p zw{{kusswlsu p stuy p sx
收稿时间 }ussv p sz p ut ∀
基金项目 }黑龙江省重点攻关项目/木材压缩多向弯曲技术0kussuststl ∀
Τηε Τεχηνιθυεσ οφ Ελµ Λονγιτυδιναλ Χοµ πρεσσινγ ανδ Βενδινγ
≥²±ª∏¬¼¤± • ¤±ªƒ ±¨ª«∏ ≥²±ª≠∏«²±ª
k Χολλεγε οφ ΜατεριαλΣχιενχε ανδ Ενγινεερινγ o Νορτηεαστ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβινtxsswsl
Αβστραχτ} • ²²§¬¶¨¯¤¶·¬¦¤±§√¬¶¦²∏¶°¤·¨µ¬¤¯ ©µ²°·«¨ °¨ ¦«¤±¬¦¶³²¬±·²©√¬¨º ¤±§·«¨ ¶·µ∏¦·∏µ¨ ¬¶©∏¯¯ ²©¤³¨µ·∏µ¨ q׫¨¶¨
¦«¤µ¤¦·¨µ¶ ±¨§²º º²²§·«¨ ¤¥¬¯¬·¼²©¶¬°³¯¨¥¨±§¬±ªqײ²¥·¤¬±¶°¤¯¯¥¨±§¬±ª¶¨°¬§¬¤°¨ ·¨µ·«¨ ³¯¤¶·¬¦²©º²²§º¬¯¯ ¥¨ ¬±¦µ¨¤¶¨§
º¬·«¶·µ¨±ª·«¨ ±¬±ª·«¨ ·«¨²µ¼ ²©¶²©·¨±¬±ªq׫¨ ±¶·∏§¼·«¨ ·«¨²µ¼ ²© ²¯±ª¬·∏§¬±¤¯ ¦²°³µ¨¶¶¬±ª¤±§·«¨ ·¨¦«±¬´∏¨ ²©¦²°³µ¨¶¶¬±ªq
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Κεψ ωορδσ} ∞¯ ° o • ²²§º¤·¨µp«¨¤·¶²©·¨±¬±ªo²±ª¬·∏§¬±¤¯ ¦²°³µ¨¶¶¬±ªo ¬±¬°∏° ¥¨±§¬±ªµ¤§¬∏¶
木材顺纹压缩弯曲技术是将木材进行软化处理 o当水分进入木材细胞壁时 o由于水是极性分子 o可以与
纤维素非结晶区中的羟基和半纤维素中羟基形成新的氢键 o加大分子链之间的距离 o即增大了自由体积 o为
分子的运动提供了空间 ∀如果分子的振动不够 o即使提供了足够的自由体积空间 o也无法完全改变木材的软
化条件 o只有能量和水作为增塑剂一起作用于木材时 o才能有效地使木材实现软化k李军 ot||z ~李坚 ousssl ∀
木材中的主要成分纤维素为线形 !长的大分子结构 o纤维素大分子由许许多多的葡萄糖单体构成分子链 o它
们彼此间有的区段纤维素分子链彼此平行 o构成结晶区 o这决定了纤维素的强度 ~另一个区段内 o纤维素分子
链彼此不平行 o构成纤维素的非结晶区 o这些线形分子链不是笔直成线 o而是具有一定的卷曲部分 o这使纤维
素具有可以伸缩的弹性性能 ∀如果外力的作用小于木材允许的顺纹抗压强度 o即应力小于木材的破坏极限
时 o木材不会产生破坏 ~如果木材在持续的外力作用下被压缩 o当达到压缩率后停止加压 o保压一定时间后卸
压 o在压力解除后 o木材的粘弹性特性随即显现出来 o在短时间内恢复其弹性变形 o但是尚遗留一定量的永久
变形 o这些永久变形主要是纤维或分子链之间产生纵向位移 o在顺纹方向上细胞轴向产生褶皱 o这些褶皱比
较均匀地集中在轴向细胞的内壁 o这将使木材的弯曲性能得到大大地提高 ∀木材在弯曲力矩的作用下 o受压
面褶皱加大 o受拉面的褶皱被展平 o因此在允许的形变内可以获得较小的弯曲曲率半径 ∀
本研究主要从北方常用的硬阔叶材榆木k Υλµυσ γλαβραl入手 o着重研究木材软化 !顺纹压缩和弯曲的机
理 o以及木材软化 !顺纹压缩和弯曲的技术条件 ∀
t 材料与方法
111 树种选择
硬阔叶材的顺纹压缩允许形变要比针叶材或软阔叶材大的多 o其主要原因是硬阔叶材中有宽而粗大的
木射线组织 o使其年轮间联接牢固 o静曲强度和抗剪强度大 o因此在压缩形变下不易产生破坏 o同时阔叶材的
塑性也优于针叶材 ∀北方常用的硬阔叶材有榆木 !水曲柳k Φραξινυσ µανδσηυριχαl !核桃楸kϑυγλανσ µανδσηυρι2
χαl !白桦k Βετυλα πλατψπηψλλαl等 ∀本文选择榆木作为试验树种 o试件的尺寸根据模具和试验设备的实际情况
定为 u{s °° ≅ ty1x °° ≅ ty1y °°∀加工后的试件首先进行挑选 o剔除肉眼可见的缺陷如腐朽 !轮裂 !夹皮和
较大的节子等 o试件的表面纹理斜度小于 tsβ ∀
112 工艺路线
榆木顺纹压缩弯曲技术的工艺流程图如下 }
试件加工 ψ试件挑选 ψ试件编号 ψ木材软化 ψ木材顺纹压缩 ψ试件弯曲
113 试验方法
t1v1t 软化 探索性试验中 o确定的软化条件为方案 ktss ε ots ∗ vs °¬±l ! µktss ε ows ∗ zs °¬±l ! ¶
ktss ε o{s ∗ tts °¬±l !·ktss ε otus ∗ txs °¬±l !∏ktss ε otys ∗ t|s °¬±l和 √ ktss ε o uss °¬±l o软化条件
对试件的压缩和弯曲影响较大 o时间过长和过短均不利于试件的顺纹压缩 o当榆木水热软化条件为方案 µ !
¶和 ·时 o对于该试件的顺纹压缩和弯曲影响较大 ∀
t1v1u 顺纹压缩 当软化条件为方案 µ !¶和 ·时 o依次进行了试件的顺纹压缩 ∀设定的最大压力为 t ≅ xs
®o压缩速度为 y °°#°¬±pt o压缩率分别为 tu h !tx h !t{ h !ut h !uw h !uy h和 uz h ∀
t1v1v 最小弯曲曲率半径 采用圆形内模具k无外模具l进行弯曲试验 o通过测试试件的最小弯曲曲率半
径 o求得最佳的软化条件和压缩率 ∀圆形弯曲模具采用金属圆柱体 o圆柱体的半径分别为 {s !zz1x !zx !zu1x !
zs !yz1x !yx !yu1x !ys !xz1x !xx !xu1x !xs !wz1x !wx !wu1x和 ws °°等 ∀
u 结果与分析
211 软化结果分析
木材膨胀形变是水进入到木材的非结晶区内 o使木素 !半纤维素和纤维素的非结晶区体积膨胀 o增大自
由体积空间 o提高了木材的塑性k陆文达 ot||vl ∀加热可以使非结晶区中的木素 !纤维素和半纤维素分子能
量加大 o在水 !热的作用下 o纤维素非结晶区湿胀 o木素呈粘流态 o半纤维素失去其联结作用 o木材塑性加大 ∀
软化条件为方案 ´时 o试件压缩时开始需要的压力很大 o在压缩过程中试件压力骤降 o试件卸压取下后 o
试件表面出现了单一或成对的滑移面 o此时压力小于该树种的顺纹抗压强度 ∀气干木材顺纹压缩破坏出现
的滑移面 o往往在低于破坏荷载的 ux h时便发生k成俊卿 ot|{xl ∀从木材的软化机理上看 o软化条件为方案
´时 o说明试件软化不足 ∀软化条件为方案 ∏和 √时 o试件压缩时虽然所需的平均压力不大 o但压力值上下
变化较大 ∀试件卸下后 o测定试件整体压缩值 o发现试件的上半部分明显被压缩 o而试件的下半部分压缩率
很低或几乎没有被压缩 ∀根据木材软化机理 o软化时间长 o木材软化好 ~但是木材软化时间过长 o木材中的半
纤维素和木素处在玻璃化转变温度内 o木材的粘弹性特性尤为突出 o使试件的上半部分过度压缩 o导致试件
塑性形变加大 o形成局部应力集中 o使压力集中在试件上部进行压缩 o如在有些试件上出现了较大的滑移面
和压溃现象 ∀因此试件顺纹压缩时 o软化时间不能过长 ∀软化条件为方案 µ !¶和 ·时 o对试件的压缩条件
改变影响较大 ∀因此在试验时选定了这 v种条件 ∀
212 软化条件与对应的顺纹压缩和回弹量
试件经过软化处理后 o即进行顺纹压缩 o其软化条件与对应的压缩量和回弹量结果如表 t所示 ∀在计算
出平均值后 o相继计算出各数据点的标准差和变异系数 o其计算公式k程瑞香 ousstl如下 }
平均值 }hΞ tν Ε
ν
ι t
Ξι ~标准差 }Σ tν p t Ε
ν
ι t
k Ξι p hΞl ~变异系数 }Χς ΣΞ ≅ tss h
水作为极性物质进入木材的细胞壁后 o即可进入到木材的分子链之间 o当木材受到外力作用时 o分子链
zut 第 u期 宋魁彦等 }榆木顺纹压缩弯曲技术
之间容易互相发生错位 o有利于木材的压缩k李坚 ousssl o因此木材的压缩率可以轻易地达到 uw h o但是当压
缩率为 uy h和 uz h时 o试件开始出现破坏 o其压缩成功率仅为 ys h ∀当木材承受较小的载荷后 o木材的弹性
形变瞬间可以恢复 o并且其它变形也会随着时间逐渐恢复 o但是不完全的 ∀当载荷超过一定限度时 o就呈粘
弹性形变并产生塑性形变 ~当载荷再增加时 o就会产生不可恢复的永久形变k王逢瑚 ot||z ~⁄¬±º²²§ot|{tl ∀
当压缩率超过木材的允许形变时 o填充物质克服相互间的摩擦而产生相对运动时 o即超出木材褶皱范围内 o
木材局部产生应力集中 o导致木材破坏 ∀
表 1 软化条件为方案 µ !¶ !·时顺纹压缩和回弹量结果 ≠
Ταβ .1 Τηε ρεσυλτσ οφ ωοοδ χοµ πρεσσινγ ανδ ρεβουνδινγ χονδυχτεδ ον τηε σοφτεν χονδιτιον µ , ¶ , ·
指标
·¨°
压缩率 ׫¨ µ¤·¬²²©¦²°³µ¨¶¶¬±ªΠh
tukvl txkvl t{kvl utkyl uwkyl
压缩量
≤²°³µ¨¶¶¬±ª√¤¯∏¨Π°°
µ vv1vw wt1|s xs1zz x|1t¯ yz1|y
¶ vv1zy wt1|u xs1ws x|1s{ yz1vv
· vv1xy wu1sz xs1x{ x{1xu yz1us
ts°¬±后测压缩量 hΞ
≤²°³µ¨¶¶¬±ª√¤¯∏¨ ¤©·¨µts °¬±Π°°
µ ts ts1|| tu1zs tv1|u tx1tx
¶ tt1sw tt1vv tv1{t ty1{w t{1wz
· tt1x| tu1vv tw1vv ty1{z t{ oyu
试件稳定后测压缩量 hΞ
≤²°³µ¨¶¶¬±ª√¤¯∏¨ ²©¶·¨¤§¼ ¶³¨¦¬° ±¨¶Π°°
µ y1yz z1{v ts1yz tu1|| tv1uu
¶ z1uu {1yw tu1sz ty1t| tz1{w
· z1|s |1xs tv1vv ty1wy t{1uy
标准差
≥·¤±§¤µ§§¨√¬¤·¬²±k ΣlΠ°°
µ s1x{ s1x{ t1tx t1|{ u1vv
¶ s1y{ t1sz s1vu t1|u t1wu
· t1st s1x s1x{ t1wz u1vu
变异系数
≤²¨©©¬¦¬¨±·²©√¤µ¬¤·¬²±k ΧςlΠh
µ {1yy z1vz ts1{v tx1uu tz1yu
¶ |1wv tu1vw u1yu tt1{y z1|y
· tu1{x x1uy w1vv {1|w tu1zt
≠括号内为试件数 ∀± ¥µ¤¦®¨·¶¤µ¨ ·«¨ ±∏°¥¨µ²©¶³¨¦¬° ±¨¶q
213 顺纹压缩结果分析
当软化条件为方案 µ !¶和 · o压缩率为 tu h !tx h !t{ h !ut h和 uw h时 o绘出试件压缩回弹后几个关
键点变化值如图 t所示 ∀从图中可以看出 }试件卸压后 o木材粘弹性形变的特性表现非常明显 o即试件的弹
性形变几乎在瞬间完成 o随着时间的延长 o除一些弹性形变外 o剩余的主要是粘弹性形变的恢复和遗留下来
的塑性形变 ∀这种塑性形变和木材受载荷后细胞壁微纤丝之间发生微位移k²¥¨µ·ετ αλqot|{xl随作用时间
的延长而增加 ∀虽然 v种形变的大小比较难确定 o但是从压缩回弹量随时间的变化关系上看 o弹性形变值远
远大于粘弹性形变值和塑性形变值 o且粘弹性形变和塑性形变的恢复也是不完全的 o而软化时间和压缩率等
直接影响着试件的粘弹性形变和塑性形变的大小 ~试件经过压缩后 o实现弯曲的一个主要条件是木材的细胞
壁形成一定的褶皱 o而这种褶皱出现的多少或大小与木材压缩回弹的量有着直接的关系 o也就是木材压缩回
弹后的长度越小越好 ∀如果压缩后的塑性形变小或压缩后的回弹长度大 o势必不利于木材的弯曲 ∀
当软化条件为方案 µ时 o其试件的压缩回弹量明显高于方案 ¶和 ·的压缩回弹量 o这表明试件在该软化
条件内进行压缩 o试件的粘弹性形变和塑性形变之和大于后两者 o或者说塑性形变小于后两者 o而且弹性形
变和粘弹性形变的恢复也快于后者 ~当软化条件为方案 ¶和 · o压缩率为 tu h !tx h和 t{ h时 o试件的回弹
量基本相同 o这说明在压缩率比较低的情况下 o试件的塑性形变比较小 ~当压缩率为 ut h和 uw h时 o试件随
压缩率的加大 o实质上也是压缩时间的延长 o试件的回弹率明显降低 o即试件的塑性形变明显加大 ∀这一点
对于榆木顺纹压缩弯曲非常有利 ∀
软化条件为方案 µ !¶和 ·时 o压缩率为 ut h和 uw h的条件下 o测得试件压缩回弹量随时间的变化曲线
如图 u所示 ∀从图中可以看出 }试件卸压后 o粘弹性形变和塑性形变曲线在卸压 y ∗ ts °¬±后趋于平缓 ~采用
软化条件为方案 ¶和 ·时 o试件粘弹性形变的恢复曲线低于软化条件为 µ的试件 o这表明试件在顺纹压缩后
试件恢复时塑性加大 ∀图 u中仅仅给出了试件卸压后 t{ °¬±的木材粘弹性形变恢复曲线 o试件经过 ws !ys
°¬±和 uw «以及 t周后 o测得的试件长度恢复值的变化已经非常小趋于稳定 ∀
木材顺纹压缩程度主要取决于木素和半纤维素的影响 ∀纤维素分子链是木材的骨架物质 o但是随着木
{ut 林 业 科 学 ws卷
图 t 试件压缩后回弹量各点的变化曲线
ƒ¬ªqt ׫¨ ¦∏µ√¨²©¶³¨¦¬° ±¨ µ¨¥²∏±§¬±ª√¤¯∏¨ ²± §¬©©¨µ¨±·¨ ¬³¨µ¬° ±¨·¤¯ ¦²±§¬·¬²±¶
材的软化 o半纤维素的水解
程度增强 o木素呈粘流态 o纤
维间联系减弱 o纤维素几乎
没有抗压强度 o表现为木材
抗压强度很低 ∀此时分子链
的卷曲程度增加 o微纤丝和
胶着纤维素骨架物质一起发
生相对滑动 o出现了塑性压
缩变形 o这是水增大分子链
之间 !纤丝之间的距离 o减弱
其作用力的结果 ∀软化的木
材被压缩后 o纤维素或纤维
素之间也发生了变化 o纤维
图 u 压缩回弹量随时间变化曲线
ƒ¬ªqu ׫¨ ¦∏µ√¨ ²©µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³¥¨·º¨¨ ± ¶³¨¦¬° ±¨ µ¨¥²∏±§¬±ª¤±§·¬°¨
素分子比原来能量高 o因此变化趋势是恢复原
状 o即卷曲程度降低者趋于增加 o卷曲程度增加
者趋于减少 o再加上结晶区的牵制作用使木材
顺纹压缩试件具有回弹性 ∀木素是无定型物
质 o能适应纤维素分子链形变 ∀当温度低于木
素的软化点 o木素起固定纤维素形变作用 o但是
增大木材内的水分和温度时 o木素进入粘流态
状态 o其固定作用就大大降低 o因此可以有效地
进行木材顺纹压缩 ∀
213 试件弯曲结果分析
试件采用软化方案 ¶ !压缩率为 uw h时 o
得到的弯曲曲率半径和平均曲率半径为最小 ∀
在同一软化方案内 o压缩率越大 o弯曲的曲率
半径越小 ~在同一压缩率内 o软化时间长或短 o弯曲的曲率半径都不是最小的 ∀试件压缩的均匀性也是获得
最小曲率半径的一个主要条件 o虽然软化方案 ·与对应的压缩率得到的压缩回弹量最小 o但是由于压缩的均
匀性不理想 o因此不是实现理想弯曲的前提条件 ∀试验结果如表 u所示 ∀
表 2 圆形弯曲时最小弯曲和平均曲率半径
Ταβ12 Τηε µινιµαλ ανδ αϖεραγε βενδινγ χυρϖατυρε
ραδιυσιν χιρχυλαρ σηαπε
指标 ·¨° µ p ut h ¶ p ut h ¶ p uw h · p uw h
半径最小值
¬±¬°∏°Π°° xs xs wu1x xs
半径平均值
√¨ µ¤ª¨Π°° yv1{| ys1u{ xy1|w yt1tt
标准差
ΣΠ°° z1wt y1xx {1zv z1t|
变异系数
ΧςΠh x1vs x1vt y1{z x1{{
试件数量
Ν | | | |
图 v 试件导管内壁压缩后的
显微照片kx sss ≅ l
ƒ¬ª1v ¬¦µ²¶¦²³¨ ³«²·²²©¨¯° ¦¤·«¨·¨µ¬±±¨ µº¤¯¯
¤©·¨µ¦²°³µ¨¶¶¬²±kx sss ≅ l
水分子能使纤维素非结晶区分子链间的距离增大 o宏观表现为湿胀 o似乎增大了分子链间相对滑动的可
能性 o但是水分子不能湿胀纤维素的结晶区 o因此宏观上就无法穿过几个结晶区和非结晶区 o也就无法体现
|ut 第 u期 宋魁彦等 }榆木顺纹压缩弯曲技术
图 x 试件导管内壁弯曲拉伸面的
显微照片kx sss ≅ l
ƒ¬ªqx ¬¦µ²¶¦²³¨ ³«²·²²©¨¯° ¦¤·«¨·¨µ¬±±¨ µº¤¯¯
§µ¤º¬±ª¶∏µ©¤¦¨ ¬± ¥¨ ±§¬±ªkx sss ≅ l
图 w 试件导管内壁弯曲压缩面的
显微照片ku sss ≅ l
ƒ¬ª1w ¬¦µ²¶¦²³¨ ³«²·²²©¨¯° ¦¤·«¨·¨µ¬±±¨ µº¤¯¯
¦²°³µ¨¶¶¬±ª¶∏µ©¤¦¨ ¬± ¥¨ ±§¬±ªku sss ≅ l
塑性拉伸应变 ∀在此情况下 o受到纤维素结晶区的牵制 o分子链的相
对滑动很微小 ∀如果继续拉伸 o处于不利位置的纤丝很容易被撕裂 o
宏观上表现为破坏 ∀当软化后的木材被弯曲成某一形状后 o其纤维
素或纤维素之间发生了变化 o纤维素分子无论是处于卷曲程度降低
状态或增加状态 o都比原来分子能量高 o因此变化趋势是恢复原来状
态 o即卷曲程度降低者 o趋于增加 o卷曲程度增加者 o趋于减少 o这种
趋势再加上结晶区的牵制作用使弯曲件具有回弹性 ∀木材压缩和弯
曲产生的褶皱是克服木材回弹这一特性 o也是一个弯曲应力松弛过
程 ∀
木材顺纹压缩强度主要取决于木素和半纤维素的影响 o尽管纤
维素分子链是木材的骨架物质 o但是随着木材的软化 o半纤维素的水
解程度增强 o木素呈现粘流态 o纤维之间联系减弱 o纤维素几乎没有
抗压强度 o宏观上表现为木材抗压强度很低 ∀此时分子链的卷曲程
度增加 o微纤丝和胶着纤维素骨架物质一起发生相对滑动 o出现了塑
性压缩形变 o这是水增大分子链之间 !微纤丝之间的距离 o减弱其作
用力的结果 ∀如果此时结晶区再被破坏 o则塑性形变会剧增 o弯曲也
就更容易了 ∀
通过电子显微镜照片 k图 vl可以看出 o榆木导管内壁放大
x sss倍的情况下 o细胞壁出现了比较均匀的褶皱 ~在弯曲时 o压缩面
的褶皱进一步加大 o但是并没有使其出现破坏 o这主要因素是试件压
缩率达到了 uw h o由于木材回弹的原因 o试件压缩面的形变小于压缩
率 o此时榆木导管内壁放大 x sss倍时k图 wl o可以清晰的观察到比较
均匀的褶皱 ~在拉伸面处 o同样将榆木导管内壁放大 x sss倍k图 xl o
当弯曲几乎达到极限时褶皱被拉平 o如果再进一步弯曲 o试件破坏处
将会出现在拉伸面 ∀
y 结论
对于木材顺纹压缩弯曲技术 o软化时间是一个比较关键的技术
条件 ∀软化时间不足或过长 o均不利于顺纹压缩 o本次试验采用温度为 tss ε o时间为 ws ∗ zs °¬±是最佳的
软化条件 ∀试件经过顺纹压缩后 o实现弯曲的一个主要条件是木材的细胞壁形成一定的褶皱 o而这种褶皱出
现的多少或大小与木材压缩回弹量有着直接的关系 o即木材压缩回弹后的长度越小越好 ∀当软化条件一定
时 o木材的压缩率和木材的回弹率成正比关系 o如果弯曲的曲率半径较小 o木材的压缩率就必须加大 o但是木
材的压缩率过大 o木材压缩的成功率就会降低 o本次试验中得到的最佳压缩率为 uw h ∀在一定的范围内 o木
材弯曲的曲率半径大小与木材压缩率以及木材中细胞壁形成褶皱成正比关系 ∀试件在允许的范围内 o试件
可以弯曲较小的曲率半径 ∀
参 考 文 献
成俊卿 q木材学 o北京 }中国林业出版社 ot|{x o| }x|t p x|x
程瑞香 q试验设计与数据处理 q哈尔滨 }东北林业大学出版社 ousst ow }ts p tu
李 坚 q加热 !水蒸气处理对木材横纹压缩变形的固定作用 q东北林业大学学报 ousss ouxkwl }w p z
李 军 q浅谈曲木工艺中的蒸煮软化机理 q家具 ot||z okwl }w p y
陆文达 q木材改性工艺学 q哈尔滨 }东北林业大学出版社 ot||v oy }xu p ys
王逢瑚 q木制材料流变学 q哈尔滨 }东北林业大学出版社 ot||z oz }y p {
⁄¬±º²²§¬¨ q≤µ¨ ³¨¬± ¦«¬³¥²¤µ§o³¤µ·¶ }¬±¬·¬¤¯ ¤¶¶¨¶¶° ±¨·²©·«¨ ¬±©¯∏¨±¦¨ ²© °²¬¶·∏µ¨ ¦²±·¨±·¤±§¯¨ √¨ ¯²©¶·µ¨¶¶¬±ª²±µ¤·¨ ²©¦µ¨ ³¨¤±§·¬°¨·²©¤¬¯∏µ¨ q• ²²§
≥¦¬¨±¦¨ × ¦¨«±²¯²ª¼ ot|{t oktxl }tux p tww
²¥¨µ·q²¼¯¨q°µ¬°¤µ¼ ¦µ¨ ³¨¬± ⁄²∏ª¯¤¶©¬µ¥¨¤°¶²©¦²°° µ¨¦¬¤¯ ¶¬½¨ ¤±§ ∏´¤¯¬·¼o• ²²§¤±§ƒ¬¥µ¨ ≥¦¬¨±¦¨ ot|{x otzkvl }vss p vtw
svt 林 业 科 学 ws卷