|
國內(nèi)外木材干燥應(yīng)力研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
|
李大綱
摘 要：木材干燥應(yīng)力是木材產(chǎn)生開裂、翹曲和皺縮的主要因素，研究木材干燥應(yīng)力是探索木材干燥機理、制定合理木材干燥工藝、保證干燥質(zhì)量的重要參數(shù)和依據(jù)。本文綜述了國內(nèi)外木材干燥應(yīng)力研究現(xiàn)狀、測試方法及發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：木材干燥 干燥應(yīng)力 測定
1 木材干燥應(yīng)力的研究背景
木材干燥應(yīng)力是探索木材干燥機理，制定合理木材干燥工藝基準，保證干燥質(zhì)量的重要參數(shù)和依據(jù)。因此木材干燥應(yīng)力的研究是木材干燥工作中的重大課題之一，在木材干燥工作中占有重要地位。自30年代以來，國內(nèi)外許多學(xué)者致力于這一課題的研究，至今人們對木材干燥應(yīng)力的廣泛研究，出現(xiàn)了不少關(guān)于木材干燥應(yīng)力的理論和測試方法。木材干燥應(yīng)力是造成木材開裂翹曲和皺縮的主要原因，通過對干燥應(yīng)力的研究不但能進一步揭示木材干燥中的物理本質(zhì)，豐富木材干燥理論，而且可為制定木材干燥基準，制定消除木材干燥應(yīng)力的技術(shù)措施提供依據(jù)。
我們知道，木材干燥過程中存在含水率干燥應(yīng)力，干燥結(jié)束后存在殘余干燥應(yīng)力。應(yīng)力產(chǎn)生的原因是由于干燥中的含水率梯度和木材的各向異性引起的，因此在討論木材含水率時應(yīng)同時分析木材應(yīng)力的變化。
2 國外關(guān)于木材干燥應(yīng)力的研究現(xiàn)狀
木材干燥應(yīng)力是產(chǎn)生木材干燥缺陷的主要因素，因此成為研究和制定木材干燥工藝基準一個主要參數(shù)和依據(jù)。自三十年代以來，國內(nèi)外許多學(xué)者致力于這一課題的研究，使得木材干燥應(yīng)力的理論和方法不斷完善和發(fā)展。Tokumoto Morihiko（1989）在對山毛櫸干燥中的表面硬化和殘余變形進行研究后指出，在干燥初期木材表層處于拉伸變形狀態(tài)，內(nèi)層處于壓縮變形狀態(tài)；并用小樣試驗進行了拉伸蠕變與干燥速度的相關(guān)分析。西尾茂（1981）提出用瓦彎法測定木材干燥應(yīng)力方法。Nobuo Sobue（1985）用小樣拉伸斷裂試驗方法研究了干燥中木材斷裂韌性系數(shù)后認為，隨著干燥的進行，下降，下降的原因是在干燥中試件表面附近產(chǎn)生干燥應(yīng)力使靠裂紋部分的應(yīng)力集中增大。Takanori Arima（1979）對木材進行小樣拉伸和彎曲蠕變試驗后，指出干燥過程中的蠕變比水分平衡時蠕變大，干燥溫度和干燥速度對蠕變影響大，蠕變的大部分為殘余變形。Shuichi Kawai（1979）用數(shù)值方法研究了含水率梯度與形成干燥應(yīng)力的關(guān)系后，指出干燥應(yīng)力的大小取決于干燥期間表面含水率梯度對干燥全過程干燥應(yīng)力的影響。Tang（1975）根據(jù)木材收縮各向異性的原理，指出了弦高法（瓦彎法）測定木材干燥的數(shù)學(xué)模型。Zuoxin Wang（1994）在利用木材收縮各向異性原理的基礎(chǔ)上采用單邊涂層迫使木材產(chǎn)生彎曲的方法研究了預(yù)蒸對干燥應(yīng)力的影響。Salin（1994）提出了分析機械吸附蠕變的新模型，并提出在研究干燥應(yīng)力時應(yīng)將機械吸附蠕變考慮到模型中。Moren（1993）對Scots松進行了木材表面3mm的厚薄片應(yīng)變分析，結(jié)果表明，表面薄層分析技術(shù)可以成功地分析橫紋干燥應(yīng)力，也表明機械吸附是引起表面硬化的主要原因。純粘彈性蠕變對板子外層總?cè)渥兊挠绊懖恢匾静牡臒釢窨諝庵懈稍飼a(chǎn)生表面硬化，是由于在干燥初期木材表層產(chǎn)生拉伸變形。干燥過程中表現(xiàn)出來的蠕變與溫度水平，應(yīng)力和含水率變化有關(guān)，這種與水分吸附有關(guān)的蠕變現(xiàn)象，稱為機械吸附蠕變。Rice（1990）對紅櫟干燥早期彈性變形，機械吸附蠕變和粘彈性蠕變變形與含水率和應(yīng)力水平的關(guān)系進行研究后，認為彈性蠕變和粘彈性蠕變很小并且是載荷的函數(shù)，機械吸附蠕變是彈性蠕變和粘彈性蠕變的20倍。蠕變的大小是含水率的線性函數(shù)，并隨含水率增加而減少。
3 國內(nèi)外關(guān)于木材干燥應(yīng)力的研究現(xiàn)狀
李維拮（1983）在木材彈性分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用熱彈性理論指導(dǎo)了干燥應(yīng)力結(jié)構(gòu)方程和平面應(yīng)力問題的有限元計算公式，采用切片法測定了木材的彈性應(yīng)力，分析干燥初期木材內(nèi)部的應(yīng)力和變形后認為，木材在干燥初期主要表現(xiàn)為線彈性材料，在干燥初期是木材發(fā)生開裂的危險期，而在這一期間木材表現(xiàn)出彈性體。到干燥中期，木材內(nèi)部的粘性流動已成為變形的主要形式，木材表現(xiàn)為粘彈性材料。周寶華（1982）按照前蘇聯(lián)學(xué)者烏戈列夫的試驗方法，根據(jù)在彈性范圍內(nèi)，木材的應(yīng)力與應(yīng)變成正比的原理，對紅松、水曲柳、落葉松和色木等木材進行了木材在干燥過程中和終了處理過程中全應(yīng)力及窯干后剩余應(yīng)力的定量研究，初步探索出木材在窯干過程中內(nèi)應(yīng)力發(fā)展和變化的規(guī)律。劉應(yīng)安（1991）提出用圓弧法測定木材的干燥應(yīng)力，通過測定切片的外層弦長和厚度來計算木材的彈性干燥應(yīng)力。廖元強（1991）提出用應(yīng)力指數(shù)即試樣彎曲變形量除以弦長測定干燥應(yīng)力的方法，認為木材干燥過程中一旦外層含水率降到FSP以下，即橫斷面
|
| 相關(guān)實用木業(yè)技術(shù)知識推薦>> |
|
|
|
|
|
|
