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南京工业大学学报（自然科学版） 2016年第5期38卷 116-120页

作者：王志强付红梅罗欢董惟群骆嘉言卢晓宁南京林业大学材料科学与工程学院江苏南京210037

为评价速生杨木应用于正交胶合木(CLT)的可行性,采用3层混合CLT结构测试方法测试普通速生杨木、横纹压缩改性速生杨木、浸渍改性速生杨木和云杉-松-冷杉(SPF)规格材的滚动剪切模量和强度,分析滚动剪切破坏模式。结果表明:改性处理后,速... 详细信息

为评价速生杨木应用于正交胶合木(CLT)的可行性,采用3层混合CLT结构测试方法测试普通速生杨木、横纹压缩改性速生杨木、浸渍改性速生杨木和云杉-松-冷杉(SPF)规格材的滚动剪切模量和强度,分析滚动剪切破坏模式。结果表明:改性处理后,速生杨木的滚动剪切性能没有明显提高;年轮方向的早、晚材交界处,木射线方向和髓心等区域是普通速生杨木和SPF规格材滚动剪切破坏主要区域;速生杨木和改性速生杨木的滚动剪切性能都高于SPF规格材。普通速生杨木可直接作为CLT的横向层材料。

关键词：速生杨木横纹压缩改性浸渍酚醛树脂改性正交胶合木滚动剪切破坏模式

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高温下正交胶合木滚动剪切性能研究

高温下正交胶合木滚动剪切性能研究

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作者：梁芝君南京林业大学

学位级别：硕士

正交胶合木(Cross-laminated timber,CLT)广泛用于中高层木结构建筑,其滚动剪切性能在CLT产品设计中尤其重要。高温下结构用木材胶黏剂性能弱化,会降低CLT层板间胶合性能和引起CLT层板分层。同时高温条件下,木材力学性能也会下降。因此... 详细信息

正交胶合木(Cross-laminated timber,CLT)广泛用于中高层木结构建筑,其滚动剪切性能在CLT产品设计中尤其重要。高温下结构用木材胶黏剂性能弱化,会降低CLT层板间胶合性能和引起CLT层板分层。同时高温条件下,木材力学性能也会下降。因此高温下CLT滚动剪切性能受到木材和胶黏剂性能下降的耦合叠加影响,研究高温下CLT滚动剪切性能对于理解CLT构件高温或火灾下的力学行为具有重要意义。论文采用不同温度(50℃、100℃、150℃、200℃)对不同胶黏剂(单组份PUR、PRF、EPI)胶合的不同树种(SPF、速生杉木、速生杨木)CLT试件进行高温加热1.5h,实验测试和有限元模拟CLT内部温度分布,测试CLT试件高温滚动剪切强度,分析温度、胶黏剂和树种对高温下CLT滚动剪切性能影响,最后建立CLT滚动剪切强度折减系数计算模型,确定折减系数。论文主要结论为:(1)温度场试验及有限元模拟。经过50℃,100℃,150℃和200℃分别加热1.5h后,试件厚度中心(测点4)平均温度分别50.3℃、81.6℃、105.9℃、163.4℃;试件内部温差(试件厚度中心测点4与厚度1/3处测点2之间温差)随加热温度升高而增大。200℃处理,低密度杉木试件厚度中心温度最高(182.4℃),内部温差仅1.5℃,SPF、杨木试件厚度中心温度和内部温差相似。CLT试件受木材含水率影响,测点升温曲线存在因水分迁移造成的平台区。结束加热后的2 min冷却时间内,测点4平均降温低于0.4℃。CLT试件温度场有限元模拟值与试验值吻合较好,实木、CLT之间模拟温差极小,测点4温差小于1.7℃。胶层温度低于木材温度,起到一定隔热作用,对CLT温度场影响不明显。(2)高温下CLT物理特征。50-200℃试件平均质量损失率分别为1.66%、4.79%、8.56%、11.95%。对于不同树种试件,杉木试件质量损失率最高,SPF、杨木质量损失率相似;对于不同胶黏剂试件,PRF试件在150℃、200℃下损失了更多质量。200℃加热后试件颜色均明显加深。试件经加热产生的干燥裂缝类型与树种相关,杉木、SPF试件于木材端面产生干燥裂缝,杨木试件干燥裂缝发生在胶层界面附近。另外,部分杉木、部分PUR试件胶层边缘开裂。(3)高温下CLT滚动剪切强度。CLT滚动剪切强度随着加热温度升高而下降。50-200℃试件平均滚动剪切强度分别是常温(未处理试件)的70.64%、59.88%、49.14%、25.80%。经50-200℃加热,杉木试件滚动剪切强度分别为0.88 MPa、0.70 MPa、0.57 MPa、0.25 MPa;SPF试件滚动剪切强度分别为1.31 MPa、1.11 MPa、0.87 MPa、0.58 MPa;杨木试件滚动剪切强度分别为2.21MPa、1.95 MPa、1.65 MPa、0.78 MPa。胶黏剂种类显著影响150℃、200℃试件滚动剪切强度。150℃、200℃的PRF试件强度保持率分别比EPI胶黏剂高16.70%、25.06%,比PUR胶黏剂高62.08%、116.82%。(4)CLT滚动剪切破坏模式。随温度升高,试件破坏模式逐渐由横向层滚动剪切破坏向胶层破坏转变,200℃试件以胶层破坏为主要模式。胶黏剂种类影响试件破坏模式变化,PRF 200℃处理试件仍维持70%的滚动剪切破坏占比,EPI试件在150℃处理后,破坏模式向胶层破坏转变,PUR试件则在100℃处理后,破坏模式向胶层破坏转变。对于不同树种试件,SPF试件滚动剪切破坏占比均最高,杉木试件更多发生胶合破坏。(5)CLT滚动剪切强度折减系数。50-200℃CLT平均滚动剪切强度折减系数分别为0.71、0.60、0.49、0.26。树种和胶黏剂在不同处理温度区域对CLT折减系数影响显著,在50-150℃处理温度区域,树种显著影响CLT折减系数,该温度区间内杨木CLT折减系数最高。胶黏剂在100℃、150℃处理温度显著影响CLT折减系数。树种、胶黏剂对200℃CLT折减系数均无显著影响。(6)CLT滚动剪切强度折减系数模型。建立了CLT滚动剪切强度折减系数分段线性模型与不同树种、不同胶黏剂CLT滚动剪切强度折减系数模型,拟合优度好。对于不同树种CLT折减系数模型中,杨木CLT折减系数最高;不同胶黏剂CLT折减系数模型中,PRF CLT具有最高的折减系数。CLT滚动剪切强度折减系数高于EN 1995-1-2木材剪切强度折减系数,低于层积竹。但杨木CLT、PRF CLT在140℃前具有比层积竹更优的强度保持能力。

关键词：正交胶合木滚动剪切高温胶黏剂折减系数

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锯材宏观特征对正交胶合木横向层滚动剪切性能影响

锯材宏观特征对正交胶合木横向层滚动剪切性能影响

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作者：王转转南京林业大学

学位级别：硕士

正交胶合木(Cross-laminated timber,CLT)的滚动剪切(Rolling shear)刚度及强度是决定其作为楼面板和屋面板力学性能的关键。CLT横向层材料在剪力作用下易于发生滚动剪切破坏。滚动剪切并不是材料的固有属性,它受树种、木材密度、年轮... 详细信息

正交胶合木(Cross-laminated timber,CLT)的滚动剪切(Rolling shear)刚度及强度是决定其作为楼面板和屋面板力学性能的关键。CLT横向层材料在剪力作用下易于发生滚动剪切破坏。滚动剪切并不是材料的固有属性,它受树种、木材密度、年轮宽度、年轮走向等因素的影响。论文主要研究杨木锯材宏观构造及树种对CLT滚动剪切性能的影响,评价分析出性能优越的锯材宏观特征及树种,应用到CLT建筑中,提高建筑的安全性,扩大杨木的使用范围,充分利用我国丰富的杨木资源。论文首先通过原木制材、干燥和砂光等工序,得到径切板、斜切板和弦切板三种横切面年轮走向的杨木锯材,同时得到三种髓心距离(42.5mm、72.5mm、102.5mm)的弦切板和包含髓心的径切板。论文然后采用两平板法测量杨木锯材的滚动剪切性能,试验结果表明:弦切板、斜切板、径切板的滚动剪切模量和滚动剪切强度分别为165 MPa、196 MPa、180 MPa和3.28MPa、3.09 MPa、2.82 MPa。从弦切板到径切板,随着年轮角度的增大,滚动剪切模量先增大后减小,斜切板的滚动剪切模量最大,比径切板的滚动剪切模量高8.9%,比弦切板滚动剪切模量高18.8%;随着年轮角度的增大,滚动剪切强度逐渐减小,弦切板的滚动剪切强度最大,比斜切板滚动剪切强度高6.1%,比径切板滚动剪切强度高16.3%。年轮走向对滚动剪切模量和强度的影响不显著。髓心距离为42.5mm、72.5mm、102.5mm的试件滚动剪切模量和滚动剪切强度分别为176 MPa、200 MPa、204 MPa和3.26 MPa、3.3 MPa、3.42 MPa,滚动剪切模量和滚动剪切强度均随着髓心距离的增大而增大。髓心距离对滚动剪切模量和强度的影响不显著。含髓心试件的滚动剪切模量和滚动剪切强度均大幅度降低,滚动剪切模量和滚动剪切强度分别为119 MPa和2.09 MPa,模量比距离其最近的髓心距离为42.5mm的试件降低32.4%,强度比距离其最近的髓心距离为42.5mm的试件降低35.9%。髓心对滚动剪切模量和强度均有显著性影响。论文还采用4种进口针叶材树种作为CLT的横向层,采用三层剪切测试方法测量其滚动剪切性能,试验结果表明:云杉-松-冷杉(Spruce-pine-fir,SPF)、落叶松、樟子松、铁杉的滚动剪切模量和滚动剪切强度分别为96 MPa、168 MPa、56 MPa、104 MPa和1.27 MPa、1.66 MPa、1.29 MPa、1.35 MPa,落叶松的滚动剪切模量和滚动剪切强度均最大,樟子松的滚动剪切模量最小,SPF的滚动剪切强度最小。对于杨木和不同针叶材树种,滚动剪切模量和密度、滚动剪切强度和密度及滚动剪切强度和滚动剪切模量之间存在正相关趋势;同种树种中,滚动剪切模量和强度与密度的相关性相对较低,不同树种之间滚动剪切模量和强度与密度存在高度相关性。论文最后采用扫描电子显微镜观察杨木3种典型破坏模式的断裂面,总结了杨木和4种针叶树材的破坏模式,发现破坏部位主要位于木射线、年轮的早晚材交界区域。不同年轮走向的杨木锯材,径切板和弦切板主要沿着年轮破坏,斜切板主要沿着木射线方向破坏。含髓心杨木试件破坏部位均位于髓心区域。

关键词：正交胶合木滚动剪切宏观构造树种破坏模式

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新型液压双边滚切剪机构数学模型的建立与验证

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锻压技术 2018年第1期43卷 124-128,159页

作者：韩贺永乔永杰李佳黄庆学太原科技大学重型机械教育部工程研究中心山西太原030024 太原理工大学机械工程学院山西太原030024

基于空间复合连杆机构的运动学分析理论,提出一种新型液压双边滚切剪剪切机构的滚动剪切数学模型,以纯滚动剪切为目标,设定导向杆与刀架的铰接点为基础点,分别建立剪切机构的正、逆运动学数学模型,结合3-RRR平面并联机构的运动学研究方... 详细信息

基于空间复合连杆机构的运动学分析理论,提出一种新型液压双边滚切剪剪切机构的滚动剪切数学模型,以纯滚动剪切为目标,设定导向杆与刀架的铰接点为基础点,分别建立剪切机构的正、逆运动学数学模型,结合3-RRR平面并联机构的运动学研究方法,应用两个坐标系间的位置关系,确定伺服液压缸与上刀架两者之间的过渡矩阵,进而推导出伺服液压缸位移与上刀架位姿之间的数学模型,实现了通过控制伺服液压缸活塞杆的位移实时调整上刀架的位姿功能,提高了剪切机构系统的运动控制精度.通过调整剪切机构数学模型的参数,反算获得滚动剪切不同步长钢板时伺服液压缸的位移参数,以便提高剪切机构纯滚动剪切质量,同时也为剪切设备提供了模型参数设计指导.

关键词：空间连杆机构双边滚切剪剪切机构滚动剪切运动学分析

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正交层板工程木力学性能研究

正交层板工程木力学性能研究

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作者：张圣都大连理工大学

学位级别：硕士

正交层板工程木是一种新型工程木制品,能承受平面内和平面外荷载,可作为中高层木结构建筑中的楼板和墙体。相邻层板相互垂直,层板间可通过胶粘剂、钉或木销连接在一起。采用胶连接的称为正交层板胶合木（Cross laminated timber,CLT）,... 详细信息

正交层板工程木是一种新型工程木制品,能承受平面内和平面外荷载,可作为中高层木结构建筑中的楼板和墙体。相邻层板相互垂直,层板间可通过胶粘剂、钉或木销连接在一起。采用胶连接的称为正交层板胶合木（Cross laminated timber,CLT）,采用钉或木销连接的称为非胶合正交层板工程木（Adhesive-Free CLT,AFCLT）。CLT受弯构件常因滚动剪切性能较差而导致过早地发生破坏,为了提升CLT的抗弯性能,本文研究了不同材料作为横纹层的CLT的滚动剪切性能。采用改进的剪切试验法测试了8组CLT试件的滚动剪切性能,所有试件的顺纹层均采用云杉-松-冷杉类（SPF）,横纹层分别为SPF、红桦木、压缩木、胶合竹、平行木片胶合木（PSL）、旋切板胶合木（LVL）、定向结构刨花板（OSB）和胶合板。相比于SPF,胶合竹具有较高的滚动剪切强度,压缩木具有良好的延性,而其他材料没有展示优于SPF的滚动剪切性能。为了减少胶粘剂的使用,研发非胶合工程木制品是木结构的发展方向之一。正交层板销接木相比于正交层板钉接木更易切割且可避免热桥,本文采用四点弯试验,研究了压缩木销排布方式以及木销数量对正交层板销接木有效刚度的影响,并与同尺寸的CLT进行了对比。正交层板销接木的刚度低于CLT,木销的排布方式对其承载力和刚度无显著影响,但木销数量的增加可以明显提升其承载力和刚度。本文总结了CLT有效抗弯刚度的三种理论计算方法（剪切类比法、K方法和Gamma法）,采用这三种方法分别计算了CLT试件的有效抗弯刚度,并与试验值进行了对比。使用剪切类比法计算了CLT试件破坏时的最大正应力和滚动剪切应力,受拉侧外层板最先达到抗拉强度,试件发生弯曲破坏,此时计算得到的滚动剪切应力还未达到其滚动剪切强度,因此,可推断CLT首先发生了弯曲破坏,进而导致了横纹层的滚动剪切破坏,这与试验观察到的破坏模式一致。另外,采用Gamma法计算了正交层板销接木的有效抗弯刚度,并与试验值进行了对比,结合推出试验得到的木销连接刚度,Gamma法能较准确地预测正交层板销接木的有效抗弯刚度。

关键词：正交层板胶合木滚动剪切压缩木销正交层板销接木有效抗弯刚度

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正交胶合木产品特性及其在国内外发展现状

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林业机械与木工设备 2019年第8期47卷 4-7页

作者：殷天啸王志强南京林业大学材料科学与工程学院

正交胶合木作为一种由规格材正交组坯的新型工程木产品,具有尺寸稳定性强、防火性能好、绿色环保等优点,市场前景广阔。总结了CLT产品在构造和力学性能等方面的特性,以及CLT在国内外的发展现状。

关键词：正交胶合木特性构造滚动剪切

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滚材式剪切机最大剪力研究

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冶金设备管理与维修 1996年第5期14卷 34-36页

作者：姜长平鞍钢建设机电公司

提出了同一试验机上进行滚动剪切和斜刃剪切试验的设想．并于1996年1月设计制造了1台小型试验机，同鞍山钢铁学院一起利用该机进行了科学试验．实验对两种材料进行同样条件下、同一速度300多刀次的剪切实测，并对结果进行数理统计、回... 详细信息

提出了同一试验机上进行滚动剪切和斜刃剪切试验的设想．并于1996年1月设计制造了1台小型试验机，同鞍山钢铁学院一起利用该机进行了科学试验．实验对两种材料进行同样条件下、同一速度300多刀次的剪切实测，并对结果进行数理统计、回归计算．提出了滚动剪最大剪力计算的经验公式，经验公式理论数据与实验数据之误差为3%～4%。用该经验公式对鞍钢厚板厂引进的DSS和DS滚切剪进行了公称能力的较验，其误差小于2．5％．说明该公式具有实际推广价值。

关键词：滚动剪切斜刃剪切滚材式剪切机最大剪力计算公式轧钢

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