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

1、為了準確評估人工林杉木(Cunninghamta ranceolata)規(guī)格材外觀及強度等級，了解不同目測等級足尺試件力學性質與無疵小試件力學性質之間的關系，進一步檢驗目測分等方法的合理性，本論文主要通過人工林杉木規(guī)格材目測分等研究，節(jié)子、密度及生長輪寬度與目測等級的關系，足尺試件及無疵小試件力學性質測試等三大方面的分析與討論，從缺陷與強度關系的角度闡述北美目測分等規(guī)則應用于人工林杉木規(guī)格材的適應性情況。為深入分析主要降等缺陷、人工林密

2、度及生長速度指標對杉木規(guī)格材目測等級的影響提供研究平臺，為北美目測分等方法應用于人工林杉木規(guī)格材的適應性研究提供數據支持，為國產人工林規(guī)格材目測分等方法的建立和完善提供試驗依據。 本研究依據北美NLGA對人工林杉木規(guī)格材進行分等，NLGA標準中SS等級，No．1等級，No．2等級的名稱分別對應GB50005-2003標準中Ⅰ<,c>等級，Ⅱ<,c>等級，Ⅲ<,c>等級。；足尺試件的MOR、MOE主要依據GB50329-2002并

3、參考ASTM D198和ASTM D4761 進行測試，LITS依據ASTM D198和ASTM D4761進行測試；無疵小試件的MOE、MOR、UTS，試驗時密度、生長輪寬度依據中國國家標準進行測試。用于本研究的人工林杉木主要采自安徽、湖南，四川，福建。選取具有代表性產地的杉木人工林作為試驗用材，可以保證每一產地、目測等級、力學測試類型的規(guī)格材不少于30根。 論文的主要研究結果如下： (1)通過目測分等方法研究明確了：

4、節(jié)子依據其在橫截面所占面積的比率或等效直徑劃分等級，最終按邊節(jié)和中線節(jié)兩類進行評估；鈍棱依據其長度和厚度劃分等級，通過與基本鈍棱比較進行評估；腐朽依據腐朽區(qū)域數量以及腐朽部分寬度和深度劃分等級；漏刨依據漏刨區(qū)域的長度和深度進行等級評估；斜紋理是通過測量目測紋理偏離的程度進行分等的。 (2)目測分等結果表明：安徽、湖南、四川、福建各產地杉木規(guī)格材的質量存在較大的差異，節(jié)子是最主要的降等缺陷，對各個產區(qū)杉木規(guī)格材等級的影響程度不同；

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

6、建；從SS，No．1，No．2三等級比例分布均勻性看，四川杉木規(guī)格材目測質量最好，其次是湖南、安徽、福建。sS等級規(guī)格材數量占規(guī)格材總數比例最高，No．2等級其次，No．1等級比例最低，與北美相關研究結論類似。 (3)節(jié)子平均直徑從SS等級0.60英寸，No．1等級1.08英寸，到No．2等級1.40英寸逐漸增加的趨勢說明目測分等規(guī)則對節(jié)子等效直徑各個等級的限定是合理的；單從強度的角度考慮，不宜用節(jié)子平均直徑預測足尺試件的MO

7、R；節(jié)子的平均個數從SS等級到No．2等級呈“八”型變化，SS等級數量最少3.57個，No．1等級數量最多5.75個；節(jié)子平均數量不是決定福建產杉木規(guī)格材目測等級的因素，但對目測等級具有一定的指示作用；相關分析表明；不能以節(jié)子數量作為劃分杉木規(guī)格材強度等級的依據。 (4)各種類型的節(jié)子從SS等級到No．2等級的變化趨勢大體相同，與節(jié)子平均數量綜合分析的結果相同，呈“八”型變化；各目測等級節(jié)子平均個數都遵循邊節(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、No．1等級和No．2等級；認為該結果主要與杉木生長節(jié)子生長特點和鋸木廠鋸解原木的方法有關。 (5)安徽、福建產杉木規(guī)格材的密度從SS等級到No．2等級逐漸增加；四川產杉木規(guī)格材的密度從SS等級到No．2等級先增加后減小，SS等級密度最小；湖南產杉木規(guī)格材密度從SS等級到No．2等級先減小后增加。

9、四川產的人工林杉木規(guī)格材密度最大，福建的最??；綜合四產地杉木規(guī)格材密度從SS等級到No．2等級逐漸增加。足尺試件密度與MOR相關性較差。 (6)福建、安徽、湖南的平均生長輪寬度從SS等級到No．2等級呈“∧”型變化，四川的平均生長輪寬度從SS等級到No．2等級呈“V”型變化，變化趨勢與其它產地不同；福建杉木規(guī)格材SS等級為5．65mm，No．1等級為6.11mm，No．2等級為5.58mm三個目測等級的平均生長輪寬度值在四產地該

10、目測等級中最大；各個目測等級之間生長輪寬度差異不顯著，認為與幼齡材比例有關。 (7)四產地足尺試件MOR與MOE相關性分析表明：杉木規(guī)格材MOR與MOE顯著相關，在0.05水平相關系數，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，可以用來預測MOR。 (8)足尺試件MOR值從SS等級到No．2等級呈“V”型變化，SS等級MOR最大(49.09MPa)，No．1等級MOR最

11、小(43.04MPa)，No．2等級MOR介于兩者之間(43.04MPa)；各目測等級MOE變化不大；SAS不等重復雙因素方差分析目測等級、產地對MOR的影響結果表明：目測等級對MOR影響顯著性，產地及產地與目測等級交互效應對MOR影響不顯著。 (9)安徽、湖南、福建以及四產地匯總后的UTS從SS等級到No．2等級呈“V”型變化，且SS等級的UTS平均值最大，No．1等級的IJTS最小，No．2等級的UTS介于兩者之間；只有四川

12、產的杉木規(guī)格材UTS從SS等級到No．2等級逐漸降低；SAS不等重復雙因素方差分析目測等級、產地對UTS的影響結果表明：目測等級及產地對UTS 影響顯著，兩者交互效應對UTS影響不顯著。 (10)SAS不等重復雙因素方差分析目測等級、產地及其交互效應對無疵小試件MOR及UTS的影響結果表明：目測等級及產地對無疵小試件MOR影響顯著，對UTS影響不顯著：MOR及UTS從SS等級、No．1等級到No．2等級變化呈“V”型；認為該變化

13、與目測分等方法有關認為與杉木立地、氣候等環(huán)境因子及杉木自身種源信息有關。 (11) 產地對足尺試件力學性質的影響有可能顯著，目測分等的等級對力學性質的影響極顯著，今后相關研究中應重點考察目測分等方法對力學性質的影響；人工林杉木足尺試件的MOR及UTS值范圍為：40-52MPa，23-33MPa，約為無疵小試件相應力學性質值的53-77％和34-39％；目測分等缺陷對人工林杉木足尺試件的UTS削弱較大。 (12)無疵小試件