毛竹竹篼顺横纹抗剪性能的试验

为了获得毛竹竹篼的顺横纹抗剪性能,以毛竹竹篼为试验材料,在微控电子万能试验机上进行抗剪试验。结果表明:竹篼含水率12%时,横纹V向抗剪强度均值为24.1 MPa、横纹H向抗剪强度均值为23.2 MPa、顺纹V向抗剪强度均值为12.4 MPa、顺纹H向抗剪强度均值为8.4 MPa。当竹篼含水率提高10%时,则顺纹V向抗剪强度降低约4%、顺纹H向抗剪强度降低约8%、横纹V向抗剪强度降低约7%、横纹H向抗剪强度降低约5%;当基本密度提高10%时,则顺纹V向抗剪强度提高约8%、顺纹H向抗剪强度提高约20%、横纹V向抗剪强度提高约15%、横纹H向抗剪强度提高约14%。竹篼含水率是影响竹篼抗剪性能的主要因素。竹子采伐后,竹篼在活性期间内,随着时间的推移和竹篼含水率的降低,竹篼的抗剪强度逐渐增大;当施加平行于厚度方向的载荷使竹篼维管束产生顺纹分离,竹篼最易被破坏。     

重组竹力学性能及设计强度取值研究

竹材为快速可再生材料,性能优越,用于建筑领域可提高长期固碳能力、增加经济附加值,且建筑业迫切需要寻找再生资源降低对环境的影响。通过试验研究浙江省4～5年生毛竹枝下材制成的重组竹顺纹抗拉、顺纹抗剪、抗弯强度、抗弯弹性模量及其破坏模式,参照《木结构设计手册》分析其设计值,并将其与常见建筑材料进行对比。结果表明,顺纹抗拉强度设计值为16.3 MPa,抗拉破坏属于脆性破坏,破坏模式有3种:受拉纤维拉断、锯齿状界面剪切破坏、纤维拉断和界面剪切破坏同时发生;顺纹抗剪强度设计值为3.69 MPa,抗剪破坏属于脆性破坏,破坏模式为纤维界面的剪切破坏;抗弯强度设计值和抗弯弹性模量分别为33.8 MPa和8.3 GPa,抗弯破坏属于塑性破坏,破坏模式为受拉纤维先拉断、受压纤维后压溃破坏。重组竹可作为建筑结构主体受力材料使用,但须适当提高抗压和抗剪安全系数,用作受弯构件时以挠度控制较为准确。     

车筒竹·箣竹和越南巨竹的力学性质研究

[目的]研究大型丛生竹种车筒竹（Bambusa sinospinosa McClure）、车箣竹（Bambusa blumeana Schult.f.）和越南巨竹（Dendrocala-mus yunnanicus Hsueh）竹材的各力学性质。[方法]选取3年生车筒竹、箣竹和越南巨竹各5株,按照国家标准要求制作各力学强度试件,测定物理力学性质,并与传统材用竹种毛竹为参比进行分析。[结果]车筒竹、箣竹和越南巨竹的顺纹抗拉强度分别达到297.3、279.2、265.0MPa,均比毛竹材的相应强度大,顺纹抗压、顺纹抗剪、抗弯强度和抗弯弹性模量比毛竹材的相应值略小。3种丛生竹的力学强度与竹竿部位有关,从基部至梢部,各力学强度均呈现逐渐上升的趋势。[结论]从力学性能上看,可考虑将车筒竹、箣竹和越南巨竹3种丛生竹种用作竹板材原料。     

冷压成型工艺及取材部位对结构用重组竹力学性能的影响

为了对比“热压”和“冷压-热固化”两种工艺重组竹的材料强度等级,并探明“冷压-热固化”制备工艺对重组竹方材表、芯层材力学性能的影响,以及为丰富方材二次加工切割板材的应用场景和提高力学性能稳定性提供试验分析基础,设计并开展了两种工艺重组竹的力学性能试验。试验采用了抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、横纹全部抗压比例极限、横纹局部抗压比例极限等7个指标,420个试件。结果表明：热压成型重组竹除抗弯弹性模量和顺纹抗拉强度相对较低外,其他力学性能均明显优于冷压-热固化工艺制备的重组竹,且两种工艺制备成型的重组竹的强度等级均达到10E-90f;冷压成型-热固化重组竹表、芯层材试件的顺纹抗拉、抗压强度和横纹比例极限应力具有极显著性差异,下表层顺纹抗压强度和横纹抗压比例极限应力低于芯层和上表层,而其顺纹抗拉强度高于后两者;冷压成型-热固化工艺重组竹的横纹全部抗压比例极限应力在厚度方向上变异最大,变异系数为20.9%,顺纹抗拉强度变异系数为10.61%。冷压重组竹方材力学性能在厚度方向上较大的变异性由板坯胶黏剂分布不均、固化分层和受热不均导致。     

基于硬头黄竹材质变异分析的伐竹年龄判定

以四川产硬头黄竹Bambusa rigida为研究对象,参考国家标准GB/T 15780-1995《竹材物理力学性质试验方法》与竹材径向加压抗弯性质测定方法,并结合单因素方差分析方法(ANOVA),对竹龄为0.5~4.5 a的竹材物理力学性质进行研究,为硬头黄竹择龄伐竹提供参考。结果表明:(1)竹龄在0.5~4.5 a间,竹材生材含水率、干缩率逐渐减小,基本密度逐渐增大;(2)竹龄为3.5 a时,竹材顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量达到最大,顺纹抗剪强度达到稳定;(3)由竹秆基部至梢部,竹材生材含水率、干缩率呈下降趋势,基本密度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、抗弯强度与抗弯弹性模量呈增大趋势,而顺纹抗剪强度、抗弯强度与抗弯弹性模量在竹龄为4.5 a的竹秆梢部出现下降;(4)竹龄为3.5 a的竹材材性基本达到稳定,生材含水率、基本密度、干缩率、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、抗弯强度、抗弯弹性模量分别为60.67%,0.72 g·cm~(-3),12.54%,82.41 MPa,11.99 MPa,237.13 MPa和8.32 GPa。推荐材质成熟的硬头黄竹伐竹年龄为3.5 a。     

胶合竹植筋深度及直径对抗拔性能的影响

采用胶合竹梁、双组份环氧树脂胶黏剂,不同直径和长度的公制螺纹杆,进行胶合竹顺纹双端植筋拉伸试件制备及测试,初步分析研究了植入深度和植筋杆直径2个因素对胶合植筋强度和破坏模式的影响。抗拉试验破坏模式主要为植筋杆的拔出破坏和螺纹杆的韧性断裂破坏2种模式,其中植筋杆的拔出破坏位于胶合竹/胶黏剂界面;胶合竹顺纹双端植筋的破坏载荷及名义剪切强度随螺纹杆直径和植入深度增加而增大;胶合竹基材较胶合木基材渗透性差,植筋杆受力不能很好地传递到竹材内部,是影响抗拔载荷主要因素之一。     

密度分级规格竹条制备的竹层板性能

选取7个密度等级的规格竹条,将相同密度等级的规格竹条组坯制备竹层板,并分别对其物理力学性能进行评价。结果表明:竹层板的密度与相应的规格竹条密度具有一致性;竹层板的顺纹抗拉弹性模量与强度、顺纹抗压强度、抗弯弹性模量与强度等均值随其密度的增大呈现增大的趋势;而三点弯冲击韧性随密度的增加呈现先增加后减小的趋势,且不同密度竹层板力学性能指标有交叉,相同密度等级的竹层板力学性能指标变异性较大。规格竹条密度分级能够有效控制竹层板的密度,仅在一定程度上优化竹层板的力学性能。     

成熟期巨菌草底部茎秆力学特性试验

研究巨菌草(Pennisetum sinese Roxb)茎秆力学特性及其变化规律是建立巨菌草茎秆材料力学模型与本构关系的重要基础。利用SNAS微机控制电子万能材料试验仪对成熟期巨菌草底部茎秆进行顺纹拉伸、压缩、弯曲试验,获得其在试验条件下的应力-应变曲线,并进行分析。试验选取的巨菌草底部茎秆平均含水率为75%,测得的巨菌草底部茎秆顺纹拉伸最大抗拉强度的平均值为93.2 MPa,弹性模量平均值为593.8 MPa;顺纹压缩最大抗压强度平均值为10.1 MPa,弹性模量平均值为126.4 MPa;顺纹弯曲最大抗弯强度平均值为11.3 MPa,弹性模量平均值为610.5 MPa。表明巨菌草茎秆的拉伸破坏应力参数与苜蓿(Medicago L.)、毛竹[Phyllostachys heterocycla(Carr.)Mitford cv.Pubescens Mazel ex H.de Leh.]相近,而压缩与弯曲破坏应力参数却远小于芦竹(Arundo donax L.)。因此,所获成熟期巨菌草底部茎秆力学特性参数,可为巨菌草机械切割设备的设计提供理论指导和基础技术参数。     

坡向对毛竹主要物理力学性质的影响

研究不同坡向毛竹主要物理力学性质的变化,为竹材资源合理开发、加工和利用提供理论依据.按照GB/T 15780-1995对毛竹材的气干密度、基本密度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、抗弯强度进行了测定,结果表明:气干密度、基本密度随毛竹轴向高度增加呈增加趋势,其中,东北、西南坡向的基本密度分别为0.699 g·cm-3和0.720 g·cm-3,气干密度分别为0.798 g·cm-3和0.835 g·cm-3,西南坡向毛竹的基本密度、气干密度分别增加了2.973%和 4.618%,在0.05水平上经 T-检验差异显著.东北坡向与西南坡向毛竹的抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、抗弯强度分别为12 368.28、11 244.71 MPa,55.858、56.206 MPa和183.203、179.918 MPa,其中,东北坡毛竹的平均弹性模量较西南坡高9.08%.     

皖南几种散生竹主要材性研究

为构建竹种质资源基础数据库、合理开发利用竹材提供理论依据,选择唐竹、中华大节竹、甜竹、粉绿竹、红哺鸡竹及雷竹共6种散生竹材为研究对象,对其主要物理、力学及化学性质进行对比分析,并与目前用途最广的毛竹相比较。结果表明,粉绿竹的密度最高,且高于毛竹,其气干密度、基本密度和绝干密度依次为0.89、0.69 g/cm³和0.80 g/cm³;红哺鸡竹、唐竹和甜竹的密度均与毛竹相当;中华大节竹密度最低。各散生竹之间力学强度差异显著,但多数竹种各力学强度优于毛竹,可作为高性能材料进行加工利用。其中,抗拉强度以粉绿竹最高,为448.33 MPa;抗弯强度和抗压强度均以唐竹最高,分别为250.56、101.72 MPa;抗剪强度以红哺鸡竹最高,为22.38 MPa。虽然各散生竹种的综纤维素与α纤维素含量均低于毛竹,但仍可作为优良的制浆造纸原料,中华大节竹的综纤维素含量最高,为67.90%;唐竹的α纤维素含量最高,为43.09%。另外,低苯醇抽提物含量的粉绿竹和低不溶木质素含量的雷竹、唐竹均为降低制浆造纸工艺成本、提高纸张质量的较优原料选择。     

毛竹销（钉）的高速旋转摩擦焊接性能研究

选取毛竹销钉替代木榫在1 500 r/min的情况下与榉木基材进行旋转摩擦焊接，对其抗拉强度和焊接机理进行研究。重点研究不同形状的预钻孔和不同榫径与孔径比值下的竹销钉焊接抗拉拔强度，并将其与木榫焊接和PVAc胶接的抗拉强度进行对比。结果表明:1）当采用恒定直径孔10/9、10/8、10/7、10/6 4种榫径/孔径比的焊接强度均高于PVAc胶接强度，但低于木荷榫和榉木榫的焊接强度，其中10/8的榫径/孔径比的焊接强度相对最高，达到了5.54 MPa；2）当采用渐变直径孔，竹销钉的焊接强度得到明显提高。其中10/8-6的榫径/渐变孔径比值取得了最高的焊接强度，达到6.42 MPa，比10/8比值的强度提高了15.6%，超过了木荷榫的焊接强度，但不及榉木榫的焊接强度；通过对竹销钉的焊接界面温度进行监测，发现焊接界面能在2 s内达到300℃以上的峰值高温，且维持了一定的高温时间（通常约2～3 s），随后随着竹销停止旋转摩擦，温度逐步下降；不同的榫径与孔径比值下，焊接界面的升温速率、峰值温度和高温持续的时间不同，它们是产生强度差异的主要原因；SEM观察结果显示，竹销旋转摩擦焊接界面由竹销或基材中的胞间层物质软化、熔化和流动并与作为增强材料的竹纤维包裹，形成了犹如“钢筋水泥土”结构般的致密、连续和坚固的焊接界面；FTIR分析结果表明，摩擦产生的高温会导致竹销中半纤维素发生一定程度的降解，纤维素的降级十分有限，木质素发生一定程度的缩合反应，木质素的含量相对提高。试验结果表明，将竹销钉代替木榫用于木材的旋转摩擦焊接是可行的。     

毛竹精油和正己烷提取物的GC-MS分析(英文)

[目的]分析毛竹精油和正己烷提取物的化学组分和得率,寻找潜在价值的活性化合物。[方法]水蒸气蒸馏和正己烷超声波辅助分别提取4个不同竹龄毛竹精油和正己烷提取物,并进行气相色谱/质谱(GC/MS)分析。[结果]结果表明柏木醇(46.39%)是7年毛竹中部精油的第一主要挥发性成分;邻苯二甲酸二丁酯(59.46%)是3年毛竹中部正己烷提取物的第一主要挥发性成分;毛竹正己烷提取物得率高于精油得率。[结论]柏木醇是一种具有潜在价值的活性化合物     

南京紫金山毛竹平均胸径与立株度之间的关系

在紫金山毛竹纯林选取30个10 m×10 m的样地,调查每株毛竹个体胸径的大小,使用正态分布函数和威布尔分布函数判定其分布类型,先对毛竹平均胸径和立株度数据对数转置后进行线性回归,探究毛竹平均生物量和竹林密度是否遵从自疏法则。结果表明:紫金山毛竹胸径符合威布尔分布函数,毛竹的平均胸径服从自疏法则,当立株度增加时,毛竹平均胸径趋于减少。从立株度和平均胸径关系综合来看,当紫金山毛竹平均胸径为9.5 cm,竹林密度为3 276株/hm2时,紫金山毛竹林布局合理,具有较高的观赏价值。     

基于蒙特卡洛模拟预测正交胶合木（CLT）顺纹抗压强度

基于《木结构试验方法标准》测试锯材和正交胶合木（CLT）顺纹抗压强度，采用正态分布、对数正态分布、威布尔分布函数进行数据拟合，利用K-S检验判断拟合优度，基于复合层板理论利用蒙特卡洛模拟预测CLT顺纹抗压强度。结果表明，CLT和锯材的顺纹抗压强度平均测试值分别为39.96 MPa和30.41 MPa；采用威布尔分布的拟合优度最高；CLT抗压强度的预测值与实测值相对误差在8%以下，采用蒙特卡洛模拟数据预测CLT顺纹抗压强度平均值和5%分位值的相对误差分别为5.8%和-0.8%，具有更高预测准确性。     

毛竹林分可视化研究

毛竹Phyllostachys edulis林是一种具有较高经济效益和生态效益的特殊森林类型,科学经营管理毛竹林不仅能有效地保护生态环境,而且对发挥毛竹林的经济效益具有十分重要的现实意义。如何提高毛竹林经营管理的技术水平一直是经营者关注的焦点。采用集成OnyxTREE BAMBOO,3ds Max和ArcGIS等种软件,重点将前者的三维建模功能和后者的三维显示功能相结合,实现毛竹林分的三维可视化,旨在为毛竹林科学经营管理提供新的技术方法。选择浙江省天目山国家级自然保护区内的毛竹林为研究对象,建立100 m × 100 m固定标准地,用全站仪测定每株毛竹的基部三维坐标（x,y,z）,调查毛竹的胸径、竹高、枝下高和冠幅等因子。根据调查数据,基于OnyxTREE BAMBOO和3ds Max软件,对不同生长状态的毛竹进行三维建模,再导入ArcGIS,在ArcScene中与数字高程模型（DEM）叠加,最终实现毛竹林分的三维可视化。研究取得较好的可视化效果,观察者既可以俯瞰整片竹林,掌握竹林整体状况,也可以深入竹林内部,直观了解毛竹的具体生长状态,如毛竹的死活、弯直、折断、倒伏等,以及地表的起伏状况。单击任一株毛竹,还可以很方便地查看其相关信息包括毛竹的竹高、胸径、冠幅、枝下高、坐标等。此外,借助ArcScene的漫游功能,可以实现竹林内部实时漫游观察,可以设定漫游路径,实现固定路径漫游,以及将漫游动画保存为视频格式进行输出。研究探索出了一套完整的毛竹林可视化技术方法,此方法可操作性强,应用于毛竹林可视化经营管理,不仅可以真实反映毛竹林分的当前生长状况,还可以直观展现竹林采伐或自然干扰后的林分状况,为进一步研究毛竹林动态变化的可视化奠定了基础。     

重组竹/玻纤/PET泡沫复合多层结构保温板制备及性能评价

  目的  为了促进木质结构保温板(SIP)的可持续发展,引入具有优良力学性能及装饰效果的可再生重组竹,结合环保型粉状环氧树脂胶黏剂,制备了重组竹/结构保温板复合材料。  方法  通过差示扫描量热法(DSC法)、力学性能测试和导热系数测试研究粉状环氧树脂胶黏剂的固化特性及复合材料的结合强度、抗弯强度、导热系数及耐热水性。  结果  ①粉状环氧树脂胶黏剂的最佳固化条件为84 ℃开始发生固化反应,在116 ℃时充分固化,于180 ℃下体系完全固化。②当涂胶量为150 g·m?2,热压时间为15 min时,重组竹/结构保温板复合材料的结合强度和抗弯强度分别可达0.83和19.80 MPa,导热系数为0.054 2 W·m?1·K?1(25 ℃)。在80 ℃热水浸泡3 h后,复合材料的结合强度仍达0.15 MPa。  结论  获得综合性能优异且具有良好耐热水性的重组竹/结构保温板复合材料。图6表2参21     

应用空间点格局分析方法研究阔叶树对毛竹生物量的影响

[目的]检验阔叶树是否会对临近毛竹生物量的空间分布具有显著性影响。[方法]调查江苏南京紫金山一块30 m×30 m的毛竹林地,根据毛竹胸径大小划分出案例组(胸径最大的前1/4部分)和对照组(余下部分),使用空间点格局分析方法探索案例组的空间分布类型;同时,调查样地内胸径超过5 cm阔叶树的种类和数量,将其视作点源,使用点源模型分析它们对案例组的空间分布是否具有显著性影响,并估算阔叶树的影响距离范围。[结果]在给定的距离尺度内(0~8 m),案例组毛竹呈现出泊松随机分布,样地内阔叶树有朴树和榔榆2种,每种各2棵,发现榔榆对大胸径毛竹(即案例组)的空间分布具有显著性影响,而距离样地中心较近的榔榆对案例组影响程度(P0.01)强于靠近样地边缘的榔榆(0.01P0.05),最强影响距离为0~6.1 m,然后快速递减,影响的最大距离可达15 m。[结论]虽然有的阔叶树对毛竹胸径的空间分布具有显著性影响,但并非所有阔叶树都有影响,暗示在竹阔混交的经营模式中,必须合理安排阔叶树的种类、数量和布局。     

毛竹笋用林地下竹鞭分布规律与竹笋个体发育的关系

毛竹笋用林地下竹鞭分布有一定的规律。对粗放、集约两类型竹林进行调查,结果表明:竹笋发育由浅层到深层递进,清明前发笋竹鞭适宜深度在土壤表层,清明后逐渐移向土壤下层。竹笋发育数量,以中层为最多,深层为最少;竹笋个体重,随竹鞭分布深度增加而逐步增大。但约在35cm以下竹鞭孕笋逐步减少,而竹笋深度增重率增大,两者过渡最佳交点,出现在鞭深35cm左右的地方。     

毛竹种群空间格局的地统计学分析

为了增加对竹林生态系统认识,应用地统计学中的半方差、半方差理论模型模拟、分形维数及其与竹林结构部分因子相关分析,研究毛竹种群空间格局特征。研究结果:(1)毛竹种群半方差总体均值为0.818,林地之间变异较大,属中等强度变异。半方差的标准差较小,占半方差均值的1.293%～7.241%。不同类型毛竹林半方差均值比较两两之间差异不显著。半方差的理论模型模拟多为线性模型,而球状模型和指数模型较少,毛竹林空间自相关性较弱。(2)毛竹林分形维数均趋近于2,表明毛竹林具有较好的均质性。(3)基台值与立竹度、均匀度呈显著相关关系,而分形维数与立竹度和均匀度相关不显著,表明了基台值与分形维数是刻画种群空间格局两方面指标。结论:毛竹林是趋于同质性植被,空间自相关性较弱,毛竹种群半方差在不同类型竹林之间差异不显著;竹林经营时采用竹阔混交林为宜,同时使毛竹在空间分布上趋于均匀,减小半方差,减弱毛竹之间的空间资源竞争强度。