木、竹材料的Ⅲ型層間斷裂韌性的測試與研究.pdf

1、分類號：S781單位代碼：10364密級：學(xué)號：13720081安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)位論文木、竹材料的III型層間斷裂韌性的測試與研究TheInvestigationResearchonModeIIIInterlaminarFractureToughnessofWoodBamboo研究生：李啟志指導(dǎo)教師：邵卓平教授合作指導(dǎo)教師：申請學(xué)位門類級別：工學(xué)碩士專業(yè)名稱：木材科學(xué)與技術(shù)研究方向：木材斷裂所在學(xué)院：林學(xué)與園林學(xué)院答辯委員會主

2、席：年月摘要木、竹材料作為天然的生物質(zhì)復(fù)合材料，具有其獨特的優(yōu)勢構(gòu)造，不同部位的構(gòu)造有很大差異，從而導(dǎo)致其物理力學(xué)性質(zhì)的差異。木、竹材料在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各種剖面的順紋向開裂現(xiàn)象，這些開裂現(xiàn)象在復(fù)合材料力學(xué)上稱之為層間開裂。而且一旦材料內(nèi)部存在有順紋向裂紋，其裂紋分層的擴(kuò)展不是由其強(qiáng)度控制，而是由其層間斷裂韌性所控制。因此，測試木、竹材料層間斷裂韌性與研究木、竹材料的層間斷裂行為機(jī)理對于木、竹材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計和木、竹材利用加工等都

3、十分重要。對于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，目前較為成熟的能夠評估其III型斷裂韌性的方法有很多，常用的是彈性梁理論法、Timoshenko梁理論法、試驗參數(shù)帶入法和柔度標(biāo)定法等。然而對于天然的生物復(fù)合材料的III型層間斷裂韌性，何種方法是較適宜且準(zhǔn)確的處理方法，有待于探索和研究。本文首先分別通過采用MSCB(ModifiedSplitCantileverBeam)法和自主改進(jìn)的SCB(SplitCantileverBeam)法測試了鐵杉（Tsug

4、achinensis）木材的III型層間斷裂韌性，探究了兩種方法測試鐵杉木材III型層間斷裂韌性的差異，并且對鐵杉木材III型斷裂后的裂紋面進(jìn)行了分析；其次采用SCB法測試了毛竹（Phyllostachspubescens）材節(jié)間部分的III型層間斷裂韌性，并且通過采用柔度標(biāo)定法和面積法計算了毛竹節(jié)間材順紋向的III型層間斷裂韌性，同樣也分析了斷裂后試樣的裂紋面。結(jié)果如下：(1)采用MSCB法測試的鐵杉木材III型層間斷裂韌性的結(jié)果GI

5、IIMSCB=1804.25Jm2(SD=359.66Jm2)；(2)采用SCB法測試的鐵杉木材III型層間斷裂韌性的結(jié)果GIIISCB=659.79Jm2(SD=128.59Jm2)；(3)MSCB法測得的層間斷裂韌性值大于SCB法測得的層間斷裂韌性值，造成這種差異的主要原因是由FcrMSCB與FcrSCB的差異引起的，而FcrMSCB與FcrSCB的差異的原因還有待進(jìn)一步的探索。(4)通過對鐵杉木材III型層間斷裂裂紋面的分析木材I