杉木木材微纖絲角及其與力學(xué)性質(zhì)關(guān)系研究.pdf

1、木材微纖絲角是木材各項性質(zhì)中最重要的指標之一，它的大小與木材的解剖、物理、力學(xué)以及化學(xué)性質(zhì)緊密相關(guān)，研究它的大小和變異規(guī)律可以為木材性質(zhì)的早期預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)，為人工林木材的選種育種、基因改良、采伐間伐提供合理的技術(shù)參數(shù)，為木材細胞壁力學(xué)、微觀力學(xué)以及纖維復(fù)合材料的發(fā)展提供強大的推動力。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測定木材微纖絲角的新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)。本論文使用四種方法測定分析了杉木的微纖絲角，并以微纖絲角為切入點系統(tǒng)分析了影響杉

2、木木材宏觀和微觀力學(xué)性質(zhì)的因素。 論文的主要研究結(jié)果如下： 1．分別利用X射線衍射法、紋孔觀察法、偏振光顯微鏡法和近紅外光譜預(yù)測法得到杉木木材的微纖絲角及其變異規(guī)律，并對這四種方法進行詳細比較，結(jié)果表明： 1)X射線衍射法測定速度快，代表性強，適用于大量試樣的變異研究；偏振光顯微鏡法測定速度較慢，但實驗儀器成本低，適合實驗室試樣的少數(shù)測定；紋孔觀察法測定速度相對較快，對儀器的要求也不高，但測定結(jié)果變異性較大。方差

3、分析表明，這三種方法在測定杉木木材平均微纖絲角時差異不顯著。 2)近紅外光譜預(yù)測法和X射線衍射法均屬于無損檢測法，它們兩個聯(lián)立建立的模型精度高，預(yù)測性和重現(xiàn)性好、便于實現(xiàn)在線分析。由于另外三種方法得到的木材微纖絲角值差異不大，所以都可以作為木材微纖絲角真值與近紅外光譜聯(lián)立來預(yù)測木材微纖絲角。 2．木材微纖絲角對微觀力學(xué)性質(zhì)的影響1)正常間距拉伸中，被測杉木的微切片平均密度為0.3434g/cm<'3>，平均微纖絲角為12

4、.06°，平均縱向彈性模量為2431Mpa，平均抗拉強度為44.96Mpa。 2)正常間距拉伸中，微纖絲角對D333A組微切片的影響占主導(dǎo)作用，密度對D1123A和D1223A組微切片的影響占主導(dǎo)作用，兩者一起互為補充的說明了微切片縱向力學(xué)性能的變化。 3)正常間距拉伸中，控制密度的影響后，微纖絲角的變化對D333A組微切片縱向MOE和抗拉強度的變化起著決定性作用：對D1123A組微切片縱向MOE的相關(guān)系數(shù)達到0.05水

5、平上顯著；對D1223A組微切片縱向MOE和抗拉強度都成負相關(guān)關(guān)系，但都達不到顯著水平。 4)零距拉伸中，被測杉木管胞抗拉強度平均值為357.39Mpa。在測定管胞平均抗拉強度時，試樣寬窄選6mm最好。 3.木材微纖絲角對宏觀力學(xué)性質(zhì)的影響1)被測杉木的木材密度平均值為0.3991g/cm<'3>；抗彎彈性模量(MOE)平均值為12.38Mpa；抗彎強度(MOR)平均值為75.22Mpa；微纖絲角(MFA)在10.25-

6、30.55°之間，平均值為12.49°。 2)邊材處和低海拔處試樣的相關(guān)系數(shù)變化趨勢一致，即密度對MOE和MOR的影響最大，其次是密度/MFA，最后是MFA。 3)對高海拔處和心材處試樣，對MOR的相關(guān)系數(shù)大小順序為：密度>密度/MFA>MFA；對MOE，密度/MFA>密度>MFA。 4)邊材處與低海拔處試樣的MOE受密度的影響最大；而心材處與高海拔處試樣受密度/MFA的影響最大，尤其是MFA對MOE的影響在心材

7、處和高海拔處顯著增大，由原來最低的-0.177達到-0.478。 5)對全部試樣，微纖絲角在控制密度前后對MOE都成顯著的負相關(guān)關(guān)系，與MOR也從原來的不相關(guān)變?yōu)轱@著負相關(guān)，這說明微纖絲角的變化與MOE和MOR的變化關(guān)系密切。 6)對心材處試樣，控制密度的影響后，微纖絲角與MOE的相關(guān)系數(shù)從原來的-0.534增加到-0.814，與MOR的相關(guān)系數(shù)也有所提高，這說明微纖絲角的變化與MOE和MOR的變化緊密相關(guān)。 7