北美規(guī)格材目測(cè)分等方法應(yīng)用于人工林杉木規(guī)格材適應(yīng)性研究.pdf

1、為了準(zhǔn)確評(píng)估人工林杉木(Cunninghamta ranceolata)規(guī)格材外觀及強(qiáng)度等級(jí)，了解不同目測(cè)等級(jí)足尺試件力學(xué)性質(zhì)與無(wú)疵小試件力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系，進(jìn)一步檢驗(yàn)?zāi)繙y(cè)分等方法的合理性，本論文主要通過(guò)人工林杉木規(guī)格材目測(cè)分等研究，節(jié)子、密度及生長(zhǎng)輪寬度與目測(cè)等級(jí)的關(guān)系，足尺試件及無(wú)疵小試件力學(xué)性質(zhì)測(cè)試等三大方面的分析與討論，從缺陷與強(qiáng)度關(guān)系的角度闡述北美目測(cè)分等規(guī)則應(yīng)用于人工林杉木規(guī)格材的適應(yīng)性情況。為深入分析主要降等缺陷、人工林密

2、度及生長(zhǎng)速度指標(biāo)對(duì)杉木規(guī)格材目測(cè)等級(jí)的影響提供研究平臺(tái)，為北美目測(cè)分等方法應(yīng)用于人工林杉木規(guī)格材的適應(yīng)性研究提供數(shù)據(jù)支持，為國(guó)產(chǎn)人工林規(guī)格材目測(cè)分等方法的建立和完善提供試驗(yàn)依據(jù)。 本研究依據(jù)北美NLGA對(duì)人工林杉木規(guī)格材進(jìn)行分等，NLGA標(biāo)準(zhǔn)中SS等級(jí)，No．1等級(jí)，No．2等級(jí)的名稱分別對(duì)應(yīng)GB50005-2003標(biāo)準(zhǔn)中Ⅰ<,c>等級(jí)，Ⅱ<,c>等級(jí)，Ⅲ<,c>等級(jí)。；足尺試件的MOR、MOE主要依據(jù)GB50329-2002并

3、參考ASTM D198和ASTM D4761 進(jìn)行測(cè)試，LITS依據(jù)ASTM D198和ASTM D4761進(jìn)行測(cè)試；無(wú)疵小試件的MOE、MOR、UTS，試驗(yàn)時(shí)密度、生長(zhǎng)輪寬度依據(jù)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。用于本研究的人工林杉木主要采自安徽、湖南，四川，福建。選取具有代表性產(chǎn)地的杉木人工林作為試驗(yàn)用材，可以保證每一產(chǎn)地、目測(cè)等級(jí)、力學(xué)測(cè)試類型的規(guī)格材不少于30根。 論文的主要研究結(jié)果如下： (1)通過(guò)目測(cè)分等方法研究明確了：

4、節(jié)子依據(jù)其在橫截面所占面積的比率或等效直徑劃分等級(jí)，最終按邊節(jié)和中線節(jié)兩類進(jìn)行評(píng)估；鈍棱依據(jù)其長(zhǎng)度和厚度劃分等級(jí)，通過(guò)與基本鈍棱比較進(jìn)行評(píng)估；腐朽依據(jù)腐朽區(qū)域數(shù)量以及腐朽部分寬度和深度劃分等級(jí)；漏刨依據(jù)漏刨區(qū)域的長(zhǎng)度和深度進(jìn)行等級(jí)評(píng)估；斜紋理是通過(guò)測(cè)量目測(cè)紋理偏離的程度進(jìn)行分等的。 (2)目測(cè)分等結(jié)果表明：安徽、湖南、四川、福建各產(chǎn)地杉木規(guī)格材的質(zhì)量存在較大的差異，節(jié)子是最主要的降等缺陷，對(duì)各個(gè)產(chǎn)區(qū)杉木規(guī)格材等級(jí)的影響程度不同；

5、鈍棱、漏刨也是造成人工林杉木規(guī)格材目測(cè)等級(jí)降低的主要缺陷；安徽、湖南、四川、福建四產(chǎn)地。No．1等級(jí)和No．2等級(jí)都存在不同程度的腐朽和斜紋理；不同產(chǎn)地杉木規(guī)格材的最大降等缺陷所占百分率不同、各目測(cè)等級(jí)所占比例不同：從SS等級(jí)所占比例看，福建(49.08％)杉木規(guī)格材目測(cè)質(zhì)量好于湖南(41.62％)、安徽(39.23％)、四川(28.32％)；從SS，No．1，No．2三等級(jí)所占總比例看，安徽杉木規(guī)格材目測(cè)質(zhì)量最好，其次是湖南、四川、福

6、建；從SS，No．1，No．2三等級(jí)比例分布均勻性看，四川杉木規(guī)格材目測(cè)質(zhì)量最好，其次是湖南、安徽、福建。sS等級(jí)規(guī)格材數(shù)量占規(guī)格材總數(shù)比例最高，No．2等級(jí)其次，No．1等級(jí)比例最低，與北美相關(guān)研究結(jié)論類似。 (3)節(jié)子平均直徑從SS等級(jí)0.60英寸，No．1等級(jí)1.08英寸，到No．2等級(jí)1.40英寸逐漸增加的趨勢(shì)說(shuō)明目測(cè)分等規(guī)則對(duì)節(jié)子等效直徑各個(gè)等級(jí)的限定是合理的；單從強(qiáng)度的角度考慮，不宜用節(jié)子平均直徑預(yù)測(cè)足尺試件的MO

7、R；節(jié)子的平均個(gè)數(shù)從SS等級(jí)到No．2等級(jí)呈“八”型變化，SS等級(jí)數(shù)量最少3.57個(gè)，No．1等級(jí)數(shù)量最多5.75個(gè)；節(jié)子平均數(shù)量不是決定福建產(chǎn)杉木規(guī)格材目測(cè)等級(jí)的因素，但對(duì)目測(cè)等級(jí)具有一定的指示作用；相關(guān)分析表明；不能以節(jié)子數(shù)量作為劃分杉木規(guī)格材強(qiáng)度等級(jí)的依據(jù)。 (4)各種類型的節(jié)子從SS等級(jí)到No．2等級(jí)的變化趨勢(shì)大體相同，與節(jié)子平均數(shù)量綜合分析的結(jié)果相同，呈“八”型變化；各目測(cè)等級(jí)節(jié)子平均個(gè)數(shù)都遵循邊節(jié)>簇生節(jié)>中線節(jié)>三

8、面節(jié)>節(jié)子組合的規(guī)律；從各種類型節(jié)子所占的比例來(lái)看，NLGA分等規(guī)則可以將具有各種類型節(jié)子的人工林杉木規(guī)格材較為合理地劃分為SS等級(jí)、No．1等級(jí)和No．2等級(jí)；認(rèn)為該結(jié)果主要與杉木生長(zhǎng)節(jié)子生長(zhǎng)特點(diǎn)和鋸木廠鋸解原木的方法有關(guān)。 (5)安徽、福建產(chǎn)杉木規(guī)格材的密度從SS等級(jí)到No．2等級(jí)逐漸增加；四川產(chǎn)杉木規(guī)格材的密度從SS等級(jí)到No．2等級(jí)先增加后減小，SS等級(jí)密度最??；湖南產(chǎn)杉木規(guī)格材密度從SS等級(jí)到No．2等級(jí)先減小后增加。

9、四川產(chǎn)的人工林杉木規(guī)格材密度最大，福建的最??；綜合四產(chǎn)地杉木規(guī)格材密度從SS等級(jí)到No．2等級(jí)逐漸增加。足尺試件密度與MOR相關(guān)性較差。 (6)福建、安徽、湖南的平均生長(zhǎng)輪寬度從SS等級(jí)到No．2等級(jí)呈“∧”型變化，四川的平均生長(zhǎng)輪寬度從SS等級(jí)到No．2等級(jí)呈“V”型變化，變化趨勢(shì)與其它產(chǎn)地不同；福建杉木規(guī)格材SS等級(jí)為5．65mm，No．1等級(jí)為6.11mm，No．2等級(jí)為5.58mm三個(gè)目測(cè)等級(jí)的平均生長(zhǎng)輪寬度值在四產(chǎn)地該

10、目測(cè)等級(jí)中最大；各個(gè)目測(cè)等級(jí)之間生長(zhǎng)輪寬度差異不顯著，認(rèn)為與幼齡材比例有關(guān)。 (7)四產(chǎn)地足尺試件MOR與MOE相關(guān)性分析表明：杉木規(guī)格材MOR與MOE顯著相關(guān)，在0.05水平相關(guān)系數(shù)，r=0.695；人工林杉木規(guī)格材MOR與MOE線性回歸方程為Y=0.0882X+6.2254，可以用來(lái)預(yù)測(cè)MOR。 (8)足尺試件MOR值從SS等級(jí)到No．2等級(jí)呈“V”型變化，SS等級(jí)MOR最大(49.09MPa)，No．1等級(jí)MOR最

11、小(43.04MPa)，No．2等級(jí)MOR介于兩者之間(43.04MPa)；各目測(cè)等級(jí)MOE變化不大；SAS不等重復(fù)雙因素方差分析目測(cè)等級(jí)、產(chǎn)地對(duì)MOR的影響結(jié)果表明：目測(cè)等級(jí)對(duì)MOR影響顯著性，產(chǎn)地及產(chǎn)地與目測(cè)等級(jí)交互效應(yīng)對(duì)MOR影響不顯著。 (9)安徽、湖南、福建以及四產(chǎn)地匯總后的UTS從SS等級(jí)到No．2等級(jí)呈“V”型變化，且SS等級(jí)的UTS平均值最大，No．1等級(jí)的IJTS最小，No．2等級(jí)的UTS介于兩者之間；只有四川

12、產(chǎn)的杉木規(guī)格材UTS從SS等級(jí)到No．2等級(jí)逐漸降低；SAS不等重復(fù)雙因素方差分析目測(cè)等級(jí)、產(chǎn)地對(duì)UTS的影響結(jié)果表明：目測(cè)等級(jí)及產(chǎn)地對(duì)UTS 影響顯著，兩者交互效應(yīng)對(duì)UTS影響不顯著。 (10)SAS不等重復(fù)雙因素方差分析目測(cè)等級(jí)、產(chǎn)地及其交互效應(yīng)對(duì)無(wú)疵小試件MOR及UTS的影響結(jié)果表明：目測(cè)等級(jí)及產(chǎn)地對(duì)無(wú)疵小試件MOR影響顯著，對(duì)UTS影響不顯著：MOR及UTS從SS等級(jí)、No．1等級(jí)到No．2等級(jí)變化呈“V”型；認(rèn)為該變化

13、與目測(cè)分等方法有關(guān)認(rèn)為與杉木立地、氣候等環(huán)境因子及杉木自身種源信息有關(guān)。 (11) 產(chǎn)地對(duì)足尺試件力學(xué)性質(zhì)的影響有可能顯著，目測(cè)分等的等級(jí)對(duì)力學(xué)性質(zhì)的影響極顯著，今后相關(guān)研究中應(yīng)重點(diǎn)考察目測(cè)分等方法對(duì)力學(xué)性質(zhì)的影響；人工林杉木足尺試件的MOR及UTS值范圍為：40-52MPa，23-33MPa，約為無(wú)疵小試件相應(yīng)力學(xué)性質(zhì)值的53-77％和34-39％；目測(cè)分等缺陷對(duì)人工林杉木足尺試件的UTS削弱較大。 (12)無(wú)疵小試件