微波預(yù)處理對(duì)楊木流變性能影響研究.pdf

1、本文緊密結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(楊木高強(qiáng)度微波膨化與重構(gòu)機(jī)制研究，31370564)以速生楊樹(shù)木材為研究對(duì)象，利用微波處理技術(shù)對(duì)楊木進(jìn)行預(yù)處理，觀察楊木宏觀和微觀結(jié)構(gòu)的變化。探討了微波處理對(duì)楊樹(shù)木材常規(guī)力學(xué)性能的影響，在此基礎(chǔ)上測(cè)試了楊樹(shù)木材在不同微波處理?xiàng)l件，不同荷載水平下的蠕變曲線，并以流變學(xué)理論為指導(dǎo)，利用Burgers流變模型對(duì)實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行了擬合，同時(shí)討論了模型的改良，論文主要工作和創(chuàng)新性成果如下:
　　(1)簡(jiǎn)要介紹了

2、微波處理技術(shù)及電鏡工作原理。從宏觀上來(lái)看，當(dāng)微波輻射強(qiáng)度較低時(shí)，可以看到試件表面僅覆蓋了一層水蒸汽;當(dāng)微波輻射強(qiáng)度較高時(shí)，某些試件表面發(fā)生了明顯的開(kāi)裂現(xiàn)象，試件已經(jīng)被破壞。從微觀上來(lái)看，未經(jīng)微波處理的楊木內(nèi)部截面孔洞和孔道壁比較完整光滑。經(jīng)過(guò)微波處理的楊木橫、縱截面顯得更粗糙，孔洞邊緣形成的毛糙變多，變細(xì)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);部分孔洞破裂擴(kuò)大和周?chē)目锥簇炌ㄐ纬筛?、更不?guī)則的新孔洞，甚至形成一條貫穿通道。經(jīng)過(guò)力學(xué)試驗(yàn)后的楊木孔洞呈現(xiàn)出方向性

3、使得材料的各向異性更趨明顯。
　　(2)不同的微波輻射強(qiáng)度和微波輻射時(shí)長(zhǎng)對(duì)楊樹(shù)木材的力學(xué)性能均有不同程度的影響。當(dāng)輻射強(qiáng)度低于5kW和輻射時(shí)長(zhǎng)少于50s時(shí)，其抗彎彈性模量和彎曲強(qiáng)度均有所降低，降低幅值在8％-13％之間。當(dāng)微波輻射強(qiáng)度加大或輻射時(shí)長(zhǎng)加長(zhǎng)時(shí)，其抗彎彈性模量和彎曲強(qiáng)度均有所上升。18kW高功率時(shí)彈性模量的增幅達(dá)到52.6％，彎曲強(qiáng)度提高近20％。
　　(3)楊樹(shù)木材在不同微波處理?xiàng)l件和不同荷載下的蠕變曲線遵循相似

4、的規(guī)律，都可以觀測(cè)到減速蠕變階段和穩(wěn)態(tài)蠕變階段，但未出現(xiàn)蠕變第三階段（加速蠕變階段）。荷載的改變會(huì)對(duì)各組蠕變的改變量造成較大的差異。荷載增大時(shí)，楊樹(shù)木材瞬時(shí)彈性變形和總?cè)渥兞恳矔?huì)增大。微波處理強(qiáng)度和處理時(shí)長(zhǎng)對(duì)楊木蠕變性能均有不同程度的影響。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，同一輻射強(qiáng)度，不同輻射時(shí)間的各組楊木試件在50％破斷強(qiáng)度水平下的蠕變總量相比于30％破斷強(qiáng)度水平下的蠕變總量增幅在25％至69％之間;而同一輻射時(shí)間，不同輻射強(qiáng)度的各組楊木試件在50％破斷

5、強(qiáng)度水平下的蠕變總量相比于30％破斷強(qiáng)度水平下的蠕變總量增幅均在46％以上，在65s，15kW微波處理工況下，50％破斷強(qiáng)度下的蠕變總量增幅甚至達(dá)到100.3％，遠(yuǎn)超不同微波輻射時(shí)間下的最高增幅68.5％。
　　利用Origin軟件對(duì)各組在不同荷載水平下實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行擬合，擬合得到的曲線決定系數(shù)R2均可達(dá)到0.99以上。這說(shuō)明在該實(shí)驗(yàn)條件下，Burgers流變模型在短期內(nèi)可以很好的描述楊樹(shù)木材的蠕變行為。但在預(yù)測(cè)長(zhǎng)期蠕變的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)