OSB-單板復(fù)合集裝箱底板剛度模型及工藝研究.pdf

1、定向刨花板-單板復(fù)合集裝箱底板(OSBVCCF)是利用具有高抗剪強(qiáng)度的定向刨花板(OSB)芯層和較高力學(xué)性能的單板制成的多層結(jié)構(gòu)用人造板，作為集裝箱的主要承載配件——底板，要求具有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐老化性、抗疲勞性能，來保證集裝箱承運(yùn)貨物的安全性以及必要的使用壽命。
　　 本論文以O(shè)SBVCCF為研究對(duì)象，運(yùn)用斷面密度儀、Pressman、激光測角儀、噴蒸壓機(jī)等先進(jìn)的儀器設(shè)備來進(jìn)行定向刨花板和復(fù)合集裝箱底板的熱壓工藝研究，同時(shí)

2、綜合運(yùn)用VBA編程、彈(塑)性力學(xué)、正交各向異性復(fù)合材料層板理論、損傷力學(xué)、模型模擬方法，重點(diǎn)分析了OSBVCCF的宏觀力學(xué)性能和細(xì)觀結(jié)構(gòu)(微薄層)之間的相互關(guān)系，建立了單板在熱、壓力、膠粘劑等作用下彈性模量和靜曲強(qiáng)度與密度預(yù)測模型，進(jìn)而建立了OSB彈性模量預(yù)測模型和OSBVCCF的彈性模量和靜曲強(qiáng)度預(yù)測模型，并從理論上論證了復(fù)合底板的芯層抗剪性能優(yōu)于傳統(tǒng)的克隆底板。
　　 1.對(duì)板的熱壓工藝表明：1)采用一次熱壓成型的OSBV

3、CCF能滿足集裝箱底板的要求，總的熱壓時(shí)間為27分；2)采用噴蒸預(yù)熱工藝，可以將OSB的熱壓時(shí)間縮短到常規(guī)熱壓時(shí)間的一半(7分鐘)，且壓出的板的芯層抗剪切強(qiáng)度提高35％。3)對(duì)工廠生產(chǎn)出的OSB進(jìn)行分析，施膠量10％比7.5％只有在芯層剪切強(qiáng)度上有顯著差異(分別為3.4MPa、3.1MPa)，其它性能無顯著性差異；4)在芯板上二次覆貼單板的熱壓時(shí)間以24～27分種為佳。
　　 2.分析了構(gòu)成OSBVCCF的定向刨花板芯層和表層單

4、板的材料特性。建立了各種材料的宏觀力學(xué)性能與其結(jié)構(gòu)參數(shù)及其它物理量之間的關(guān)系模型。分析認(rèn)為OSBVCCF是由各向異性的OSB和單板組成的具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的正交各向異性層合板。
　　 3.根據(jù)復(fù)合材料層板的剛度理論，推導(dǎo)了復(fù)合集裝箱底板的剛度矩陣，彈性常數(shù)之間的耦合效應(yīng)和交叉效應(yīng)可以忽略不計(jì)。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出OSBVCCF的彈性模量的理論模型，形成了彈性模量預(yù)測的理論基礎(chǔ)。
　　 4.采用層板的剛度理論，將定向刨花板細(xì)分為9

5、6薄層，根據(jù)激光測量的刨花分布角，并依據(jù)每薄層對(duì)應(yīng)的密度，推斷出每薄層對(duì)應(yīng)的彈性模量，用VBA編程來計(jì)算出定向刨花板的彈性模量。
　　 5.基于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的混合模型和層合板剛度理論，構(gòu)建單板涂膠和壓力浸膠熱壓后的彈性模量的物理模型和數(shù)學(xué)模型。研究結(jié)果表明：1)隨著膠粘劑的固化和單板的壓密實(shí)，橫向彈性模量也將升高，可將單板的橫向彈性模量提高三倍。2)隨著密度的增加，單板涂膠和壓力浸膠熱壓后的縱向彈性模量的增加幅度不及單板無膠

6、熱壓后的增加幅度。
　　 6.依據(jù)各向異性層合板的強(qiáng)度理論，分析了OSBVCCF分別基于線彈性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和彈塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的應(yīng)力分布，并推導(dǎo)了因考慮上表某些縱向?qū)拥漠a(chǎn)生壓縮屈服時(shí)中性軸的偏離量的估算公式。根據(jù)損傷力學(xué)原理和最弱環(huán)(Weakest-link)破壞理論，提出了OSBVCCF的彎曲破壞模式。構(gòu)建了OSBVCCF在不同破壞模式下的靜曲強(qiáng)度預(yù)測的理論模型。為簡化計(jì)算，基于木材破壞形式，建立了復(fù)合集裝箱底板與表背層相