杉木木材微纖絲角及其與力學(xué)性質(zhì)關(guān)系研究.pdf

1、木材微纖絲角是木材各項(xiàng)性質(zhì)中最重要的指標(biāo)之一，它的大小與木材的解剖、物理、力學(xué)以及化學(xué)性質(zhì)緊密相關(guān)，研究它的大小和變異規(guī)律可以為木材性質(zhì)的早期預(yù)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)，為人工林木材的選種育種、基因改良、采伐間伐提供合理的技術(shù)參數(shù)，為木材細(xì)胞壁力學(xué)、微觀力學(xué)以及纖維復(fù)合材料的發(fā)展提供強(qiáng)大的推動(dòng)力。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測(cè)定木材微纖絲角的新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)。本論文使用四種方法測(cè)定分析了杉木的微纖絲角，并以微纖絲角為切入點(diǎn)系統(tǒng)分析了影響杉

2、木木材宏觀和微觀力學(xué)性質(zhì)的因素。 論文的主要研究結(jié)果如下： 1．分別利用X射線衍射法、紋孔觀察法、偏振光顯微鏡法和近紅外光譜預(yù)測(cè)法得到杉木木材的微纖絲角及其變異規(guī)律，并對(duì)這四種方法進(jìn)行詳細(xì)比較，結(jié)果表明： 1)X射線衍射法測(cè)定速度快，代表性強(qiáng)，適用于大量試樣的變異研究；偏振光顯微鏡法測(cè)定速度較慢，但實(shí)驗(yàn)儀器成本低，適合實(shí)驗(yàn)室試樣的少數(shù)測(cè)定；紋孔觀察法測(cè)定速度相對(duì)較快，對(duì)儀器的要求也不高，但測(cè)定結(jié)果變異性較大。方差

3、分析表明，這三種方法在測(cè)定杉木木材平均微纖絲角時(shí)差異不顯著。 2)近紅外光譜預(yù)測(cè)法和X射線衍射法均屬于無(wú)損檢測(cè)法，它們兩個(gè)聯(lián)立建立的模型精度高，預(yù)測(cè)性和重現(xiàn)性好、便于實(shí)現(xiàn)在線分析。由于另外三種方法得到的木材微纖絲角值差異不大，所以都可以作為木材微纖絲角真值與近紅外光譜聯(lián)立來(lái)預(yù)測(cè)木材微纖絲角。 2．木材微纖絲角對(duì)微觀力學(xué)性質(zhì)的影響1)正常間距拉伸中，被測(cè)杉木的微切片平均密度為0.3434g/cm<'3>，平均微纖絲角為12

4、.06°，平均縱向彈性模量為2431Mpa，平均抗拉強(qiáng)度為44.96Mpa。 2)正常間距拉伸中，微纖絲角對(duì)D333A組微切片的影響占主導(dǎo)作用，密度對(duì)D1123A和D1223A組微切片的影響占主導(dǎo)作用，兩者一起互為補(bǔ)充的說(shuō)明了微切片縱向力學(xué)性能的變化。 3)正常間距拉伸中，控制密度的影響后，微纖絲角的變化對(duì)D333A組微切片縱向MOE和抗拉強(qiáng)度的變化起著決定性作用：對(duì)D1123A組微切片縱向MOE的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.05水

5、平上顯著；對(duì)D1223A組微切片縱向MOE和抗拉強(qiáng)度都成負(fù)相關(guān)關(guān)系，但都達(dá)不到顯著水平。 4)零距拉伸中，被測(cè)杉木管胞抗拉強(qiáng)度平均值為357.39Mpa。在測(cè)定管胞平均抗拉強(qiáng)度時(shí)，試樣寬窄選6mm最好。 3.木材微纖絲角對(duì)宏觀力學(xué)性質(zhì)的影響1)被測(cè)杉木的木材密度平均值為0.3991g/cm<'3>；抗彎彈性模量(MOE)平均值為12.38Mpa；抗彎強(qiáng)度(MOR)平均值為75.22Mpa；微纖絲角(MFA)在10.25-

6、30.55°之間，平均值為12.49°。 2)邊材處和低海拔處試樣的相關(guān)系數(shù)變化趨勢(shì)一致，即密度對(duì)MOE和MOR的影響最大，其次是密度/MFA，最后是MFA。 3)對(duì)高海拔處和心材處試樣，對(duì)MOR的相關(guān)系數(shù)大小順序?yàn)椋好芏?密度/MFA>MFA；對(duì)MOE，密度/MFA>密度>MFA。 4)邊材處與低海拔處試樣的MOE受密度的影響最大；而心材處與高海拔處試樣受密度/MFA的影響最大，尤其是MFA對(duì)MOE的影響在心材

7、處和高海拔處顯著增大，由原來(lái)最低的-0.177達(dá)到-0.478。 5)對(duì)全部試樣，微纖絲角在控制密度前后對(duì)MOE都成顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與MOR也從原來(lái)的不相關(guān)變?yōu)轱@著負(fù)相關(guān)，這說(shuō)明微纖絲角的變化與MOE和MOR的變化關(guān)系密切。 6)對(duì)心材處試樣，控制密度的影響后，微纖絲角與MOE的相關(guān)系數(shù)從原來(lái)的-0.534增加到-0.814，與MOR的相關(guān)系數(shù)也有所提高，這說(shuō)明微纖絲角的變化與MOE和MOR的變化緊密相關(guān)。 7