工程用生物基材料力学性能研究.pdf
《工程用生物基材料力学性能研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工程用生物基材料力学性能研究.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、:./.工程用生物基材料力学性能研究收稿日期:基金项目:湖南省大学生创新创业训练项目()作者简介:李 小()男在读本科生工程管理专业 通信作者:王 萍()女高级工程师从事道路设计、工程造价工作李 小 王 倩 周巧宇 陶家乐 王 萍(.湖南工商大学前沿交叉学院湖南 长沙.中国华西工程设计建设有限公司长沙分公司湖南 长沙)摘 要:工程用生物基材料具有轻质、高强、美观、力学性能优越的特点是极具应用潜力的绿色建筑材料 工程用生物基材料主要分为工程用木基材料和工程用竹基材料两大类 基于已有研究分别对工程用木基材料和工程用竹基材料的抗拉、抗压、抗剪、抗弯等力学性能进行总结分析两者本构模型的优缺点、归纳各力
2、学指标的概率分布总结基于可靠度的设计方法发现工程用木基材料的力学研究涵盖的材料较为充分但是工程用木基材料的本构模型和设计方法有待进一步研究关键词:工程用木材基材料工程用竹基材料力学性能中图分类号:文献标识码:文章编号:()引言国务院于 年 月发布了 年前碳达峰行动方案明确指出工业领域需推动建材行业碳达峰加强新型凝胶材料、低碳混凝土、木竹建材等低碳建材产品研发应用 传统建筑行业迎来向“建筑材料低碳化、建筑结构绿色化”转型的重要契机 既有研究表明生物质材料建造而成的现代木/竹结构能耗低每平方米木结构能耗为砖混结构的/每平方米竹结构能耗则为砖混结构的/研究和发展工程用生物质材料有助于实现建筑行业碳达
3、峰的目标 工程用生物质材料具有环保、美观、力学性能优越等优点近年来引起学术界和工业界的广泛关注已形成现代木/竹结构试验、设计、施工相关的规范体系建成了竹结构房屋、大跨度胶合木拱桥、层全木建筑等新型结构 现 代 木/竹 结 构 的 迅猛发展离不开对工程用生物质材料力学性能的研究全球范围来看关于工程用生物质材料的研究主要包括两个方面即短期荷载和长期荷载作用下的力学性能研究 从材料的角度来看工程用生物质材料可分为工程用木基材料和工程用竹基材料 两者虽同属黏弹性材料但是力学性能有一定差别 因此本文将分别总结工程用木基材料和工程用竹基材料力学性能本构模型、概率分布及设计方法对比工程用木基材料和工程用竹基
4、材料的优劣为生物质材料在工程中的进一步推广和应用提供参考 工程用木基材料采用现代工艺加工木材可以制作多种工程用木基材料如胶合木()、单板层积材()、定向木片板()、正交胶合木()等如图 所示(a)GLT(b)LVL(c)OSB(d)CLT图 1工程用木基材料.本构模型除了通过试验研究获取工程用木基材料的基本力学指标分布之外为探究工程用木基材料在不同短期静力荷载作用下的受力机理国内外研究人员通过理论研究的方式对工程用木基材料的本构模型进行了研究 既有研究将工程用木基材料复杂的受力行为分为线性受力和非线性受力两个阶段 线性受力阶段通常采用弹性本构模型来描述非线性受力阶段则主要采用弹塑性模型、弹性损
5、伤模型和弹塑性损伤模型这三种本构模型来描述杨娜等在单参数纤维复合材料本构模型的基础上提出一种双参数的弹塑性本构模型并通过红松材受压试验对模型的参数进行识别双参数的弹塑性本构模型考虑 第 卷 第 期 年 月 山西建筑 .了纤维方向的塑性应变可以预测任意方向压力作用下木材的应力 应变变化规律 弹塑性本构模型、弹性损伤模型、弹塑性损伤模型 各有优缺点如表 所示表 不同本构模型的优缺点优缺点弹塑性模型弹性损伤模型弹塑性损伤模型优点描述木材在压应力作用下的硬化行为反映木材的残余变形在一定程度上反映材料的软化行为和刚度退化行为合理描述木材的硬化与软化行为以及不可恢复变形缺点难以描述拉应力、剪应力作用下木材
6、的强度软化和刚度退化行为未考虑木材的塑性变形存在应变局部化的问题 值得指出的是与其他木工程用木基材料不同能克服木材各向异性可作为承重构件应用于大跨度和高层现代木结构中近年来成为工程用木基材料领域的研究热点 由于正交的层积方式 有突出的滚动剪切的特性 目前主要采用机械连接理论、复合层板理论、剪切类比法和简单设计法来预测 的等效抗弯刚度和抗弯强度等力学指标机械连接理论对 简支梁且荷载分布形式为正弦半波的情况提供精确解但对其他荷载分布形式仅可提供近似解复合层板理论对跨高比较大的情况比较准确但是无法剪切变形剪切类比法的适用范围较广预测抗弯刚度、抗弯强度及抗剪强度 如 将北美白松、红枫和水曲柳这三种低等
7、级木材制成交叉层压木板测试其弯曲刚度发现剪切类比法预测的软木材 板的弯曲刚度低于 预测的硬木 板的弯曲刚度低于 孙晓峰等则采用剪切类比法计算了铁杉正交胶合木板弯曲、剪切标准值和设计值 等研究了 层和 层 板的剪切刚度利用 梁理论和剪切类比法将计算结果与单层性能评价的剪切刚度值进行了比较发现剪切刚度对于顺纹剪切模量和横纹剪切模量较为敏感.概率分布和设计方法国内外学者对以上工程用木基材料的抗拉、抗压、弯曲、剪切和扭转等力学性能开展了广泛研究 由于木材各项异性、锯材分级技术的局限性导致制作而成的木基产品性能变异性较大因此科研人员通常采用概率的研究方法研究工程用木基材料的各项力学性能 如 等提出木材顺
8、纹抗拉强度服从 分布横纹抗拉强度服从 分布顺纹抗压强度服从 分布横纹抗压强度服从 分布弯曲强度服从 分布剪切强度服从 分布 王春明等选用国产杨木制作成 采用拟合优度检验方法进行研究发现杨木 的顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度和抗弯强度均符合 分布 等采用通用试验装置进行足尺 构件的抗扭试验发现 的剪应力高度依赖于材料的剪切模量针对规格材的稳定性问题 祝恩淳等采用回归分析方法确定了规格材轴心受压试件的稳定系数提出的稳定系数统一算法可适用于各类木产品构件并给出了木结构可靠度理论分析的功能函数 及规格材抗弯强度设计值 的计算公式即:()()其中为木构件截面尺寸不定性系数随机变量为抗力计算模式不定性系数随机
9、变量为荷载持续作用对木材或木基产品强度的影响系数随机变量为木材或木基产品的短期强度随机变量为木材或木基产品的强度标准值为荷载持续作用效应系数常量为 的均值为荷载组合系数 为恒载与其标准值之比 为可变荷载与其标准值之比 为可变荷载与恒载的标准作用效应比为作用效应计算方程的不定性随机变量为木构件的抗力分项系数常量为恒载分项系数常量为可变荷载分项系数其中为木构件的设计值随后钟永等以国产兴安落叶松规格材为研究对象采用可靠度理论方法优化了我国规格材强度设计值的计算方法以上研究主要通过对试验数据进行统计分析获得工程用木基材料的抗拉、抗压、弯曲、剪切和扭转的强度的分布特征为工程用木基材料的设计提供了基础数据
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工程 生物 基材 力学性能 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。