基于空气与蒸汽介质组成比及其压力调控的木材压缩变形永久固定 被引量：1

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作者 黄荣凤 何啸宇 +4 位作者 王艳伟 孙龙祥 黎静 侯晓鹏 陈章景 《木材科学与技术》 北大核心 2025年第4期1-20,共20页

压缩变形永久固定(定型)是木材密实化技术的关键科学技术问题之一。研究以空气、蒸汽以及两者混合气体为介质,在0.1、0.3和0.5 MPa的介质气体压力下,采用高温加压热处理方法,对表层压缩毛白杨(Populus tomentosa)木材实施180℃、2 h的... 压缩变形永久固定(定型)是木材密实化技术的关键科学技术问题之一。研究以空气、蒸汽以及两者混合气体为介质,在0.1、0.3和0.5 MPa的介质气体压力下,采用高温加压热处理方法,对表层压缩毛白杨(Populus tomentosa)木材实施180℃、2 h的定型处理。通过分析定型处理对压缩木材的回复率,以及其他物理、化学及力学性质的影响,阐明空气与蒸汽介质组成及其压力对木材压缩变形永久固定的作用机理。在180℃温度、0.5 MPa介质气体压力条件下,以纯蒸汽为介质时,有近80%的压缩变形被永久固定,但只以空气为介质时,仅约54%的压缩变形被永久固定。以空气为介质的热处理虽然会使半纤维素降解,但处理材中乙酸及醛类物质含量远远低于介质中加入50%以上蒸汽的混合介质处理材。说明介质中加入一定量的蒸汽,促进细胞壁组分化学反应,对木材压缩变形固定是至关重要的。基于所有检测样品统计分析结果,吸水回复率与相对结晶度之间的相关关系(r=0.921,p<0.01),比吸水回复率与羟基吸收强度之间相关关系(r=0.557,p<0.05)更密切,间接说明半纤维素降解过程使压缩应力释放,比羟基减少使吸湿性降低对压缩变形的永久固定的贡献更大。与空气介质相比,以蒸汽与空气的体积比为1∶1或蒸汽比例更高的混合气体为介质时,木材吸着水EMC和回复率降幅可以提高50%,木材硬度和表面硬度损失率降低4.6%及以上。空气与蒸汽混合介质处理不仅减少了处理过程中蒸汽的使用量,而且简化了压缩木材的定型处理过程,对降低压缩木的生产成本,实现木材压缩技术的商业化应用具有重要意义。 展开更多

关键词 毛白杨 压缩变形固定 空气介质 蒸汽介质 回复率 化学成分

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加热介质及其压力对表层压缩毛白杨木材颜色的影响

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作者 黄荣凤 何啸宇 +4 位作者 王艳伟 孙龙祥 黎静 侯晓鹏 陈章景 《木材科学与技术》 北大核心 2025年第4期21-32,共12页

采用统计学方法,综合分析木材压缩变形永久固定(定型)过程中热处理介质组成及其压力对木材颜色的影响,为处理过程中木材颜色变化控制提供依据。以蒸汽、空气、氮气,以及蒸汽与空气、蒸汽与氮气的混合气体为热处理介质,在气体压力分别为... 采用统计学方法,综合分析木材压缩变形永久固定(定型)过程中热处理介质组成及其压力对木材颜色的影响,为处理过程中木材颜色变化控制提供依据。以蒸汽、空气、氮气,以及蒸汽与空气、蒸汽与氮气的混合气体为热处理介质,在气体压力分别为0.1、0.3和0.5 MPa的环境中,对表层压缩毛白杨(Populus tomentosa)木材进行180℃、2 h的压缩变形固定处理,测定木材的颜色参数、质量损失率(mass loss,ML)和平衡含水率(equilibrium moisture content,EMC)。结果表明,介质种类和压力对毛白杨木材颜色有显著影响。随着压力的增加,处理材的L^(*)降低,a^(*)值增大,颜色向红棕色转变。以空气为介质时,随着压力的增加,处理材的△L^(*)显著增大;以蒸汽为介质时,压力增大至0.5 MPa时才对处理材△L^(*)产生显著影响;以氮气为介质时,压力的增加对处理材△L^(*)无显著影响。因子分析结果表明,处理材△L^(*)、△E^(*)和△H^(*)三者间,△b^(*)和△C^(*)间,以及ML和EMC间,均存在相关关系。基于颜色差值的聚类分析结果,在0.5 MPa压力下蒸汽介质处理材的△L^(*)和△E^(*)最大,分别为22.71和23.09,单独聚为一类;蒸汽介质中混入1/3或1/2的空气或氮气后,处理材的△L^(*)和△E^(*)均可降低50%以上,而且在聚为三类的情况下出现在同1个集群,在聚为四类的情况下又可以分为含有空气的介质处理和蒸汽与氮气混合介质处理2个集群。调控气体压力、以及蒸汽与空气或氮气的混合比,可以减少处理木材的色差,实现木材颜色的调控。 展开更多

关键词 毛白杨 表层压缩木材 加压热处理 热处理介质 木材颜色

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激光技术在木材加工中的应用与发展 被引量：9

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作者 彭晓瑞 张玲 张占宽 《西北林学院学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期202-206,共5页

激光加工工具有速度快、材料变形小、精度高等优点,近年来在木材加工领域得到广泛应用。本研究指出了木材加工中激光技术的优势和重要性,介绍了现阶段激光技术在木材加工中的应用方式,重点探讨了几种激光器的性能特点及在木材加工中的... 激光加工工具有速度快、材料变形小、精度高等优点,近年来在木材加工领域得到广泛应用。本研究指出了木材加工中激光技术的优势和重要性,介绍了现阶段激光技术在木材加工中的应用方式,重点探讨了几种激光器的性能特点及在木材加工中的加工条件,最后论述了新型木材激光加工技术的发展动向与趋势。 展开更多

关键词 激光技术 木材加工 应用 发展

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木材塑性变形的湿热固定技术及机理研究进展 被引量：4

4

作者 黄荣凤 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期206-216,共11页

塑性变形永久固定是木材压缩密实化、弯曲等塑性改性的关键科学和技术问题之一。本研究针对塑性变形湿热固定技术,从塑性变形形成和回复机理入手,在全面分析木材塑性变形固定研究现状的基础上,重点阐述木材塑性变形的湿热固定技术和机... 塑性变形永久固定是木材压缩密实化、弯曲等塑性改性的关键科学和技术问题之一。本研究针对塑性变形湿热固定技术,从塑性变形形成和回复机理入手,在全面分析木材塑性变形固定研究现状的基础上,重点阐述木材塑性变形的湿热固定技术和机理研究进展以及存在的问题,为突破该项技术的产业化应用瓶颈提供参考。湿热固定技术是以释放木材内应力方式固定塑性变形的方法,因处理方式不同,区分为常压热处理和加压热处理两大类。目前采用的所有处理方法,永久固定塑性变形的必要条件为温度达到180℃以上,加快热传递速度,并使板材厚度方向的中心温度快速达到180℃,能够有效缩短塑性变形永久固定时间。湿热处理永久固定塑性变形机理研究主要从热处理和饱和蒸汽处理2种过程中木材内应力释放与化学性质变化之间的关联性展开,多数研究支持3种基本机制,即基质分子间的交联反应形成稳定的结构;分子链断裂使微纤维和基质中应力松弛;亲水的细胞壁成分,特别是半纤维素形成聚合物阻止其再次发生水软化。但这些研究实际上只局限在2个极端,一端是干燥状态下依靠提高温度和延长时间释放木材内应力的热处理,另一端是接近饱水状态下依靠高温高压释放木材内应力的饱和蒸汽处理,而且这些研究均未涉及影响塑性变形固定和木材性能热、质传递等重要的过程因素,存在永久固定和木材性能变化的相互制约等适用性问题。虽然采用湿热处理方法理论上已经实现塑性变形的永久固定,但这些技术并未实现产业化应用,主要原因在于支撑湿热处理永久固定塑性变形的理论和技术体系不完整。要解决塑性变形的湿热固定技术应用问题,不能只关注最终条件,还有考虑如何有效实现这些条件,因此,需从湿热处理过程中水分的作用、热作用和氧化作用及其相互作用机理,热、质传递规律,湿热作用下木材内应力释放的作用机制等方面开展深入研究。 展开更多

关键词 塑性变形 永久固定 残余应力 应力释放 湿热处理

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木材微波处理技术与应用进展 被引量：17

5

作者 徐恩光 林兰英 +3 位作者 李善明 彭立民 周永东 傅峰 《木材工业》 北大核心 2020年第1期20-24,29,共6页

木材在微波作用下可迅速升温超过180℃,内部水分汽化后以蒸汽形式逸出,冲破木材内部薄弱组织。处理后木材的微观结构变化分可为7级,宏观处理效果分为3型。微波技术主要用于木材干燥、膨化、弯曲和检疫等。通过微波膨化技术获得的"... 木材在微波作用下可迅速升温超过180℃,内部水分汽化后以蒸汽形式逸出,冲破木材内部薄弱组织。处理后木材的微观结构变化分可为7级,宏观处理效果分为3型。微波技术主要用于木材干燥、膨化、弯曲和检疫等。通过微波膨化技术获得的"微波膨化木"可用于加工制造高性能的改性木、防腐木、阻燃木、木质装饰材料和高导热木材等。 展开更多

关键词 木材 微波处理 机理 木材微波干燥 木材微波膨化 木材弯曲 木材检疫

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吸湿解吸循环过程中木材水分吸附特性

6

作者 都亚敏 李珠 +2 位作者 蒋佳荔 殷方宇 吕建雄 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期150-158,共9页

【目的】探究吸湿解吸循环过程中木材水分吸附特性,阐释湿度循环对木材细胞壁及其吸着水分子的影响机制,为木材的实际使用和合理开发提供理论依据和数据参考。【方法】以杉木和马尾松木材为试验材料,采用动态水分吸附分析仪在3或5次吸... 【目的】探究吸湿解吸循环过程中木材水分吸附特性,阐释湿度循环对木材细胞壁及其吸着水分子的影响机制,为木材的实际使用和合理开发提供理论依据和数据参考。【方法】以杉木和马尾松木材为试验材料,采用动态水分吸附分析仪在3或5次吸湿解吸循环(0%→95%→0%)过程中实时测定木材水分吸附数据,绘制水分吸着-解吸等温线,借助H-H模型对其吸湿平衡含水率进行非线性拟合分析。【结果】1)吸湿解吸循环前后,木材平衡含水率最大值呈降低趋势,其差值范围为0.21%~1.76%;初次循环过程木材吸湿平衡含水率低于后续循环过程,相对湿度40%~95%时尤为明显;2)随着吸湿解吸循环次数增加,木材单次循环所需时间减少,且降低幅度也明显变小;与块状试样相比,粉末状试样单次循环所需时间较少;3)初次循环过程木材吸湿滞后现象相比后续循环过程更明显,随着循环次数增加,吸湿滞后最大值减小,吸湿滞后率均值增大;4)H-H模型可用于分析吸湿解吸循环过程中木材水分等温吸附,其拟合度(R2)均高于0.996;随着循环次数增加,代表含有单位摩尔吸附位点的绝干木材质量(W)参数呈降低趋势,木材单分子层吸附水最大质量分数呈增大趋势,多分子层吸附水最大质量分数和吸附水总质量分数最大值均呈降低趋势。【结论】随着吸湿解吸循环次数增加,湿度循环对木材细胞壁的影响减弱:木材吸湿性能降低,其平衡含水率最大值呈降低趋势;单次循环所需时间减少;吸湿滞后现象减弱。 展开更多

关键词 杉木 马尾松 湿度循环 水分吸附 H-H模型

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密度分布对层状压缩杉木横纹抗压强度的影响 被引量：1

7

作者 赵丽媛 黄荣凤 +3 位作者 王艳伟 何啸宇 孙龙祥 陈章景 《浙江农林大学学报》 北大核心 2025年第3期611-621,共11页

【目的】木材横纹抗压强度是木结构建筑材料及楼板和地板等选材的重要依据。研究层状压缩杉木Cunninghamia lanceolata木材横纹抗压强度,可为人工林杉木在实木地板、家具等木制品方面的高附加值利用提供参考。【方法】以杉木木材为研究... 【目的】木材横纹抗压强度是木结构建筑材料及楼板和地板等选材的重要依据。研究层状压缩杉木Cunninghamia lanceolata木材横纹抗压强度,可为人工林杉木在实木地板、家具等木制品方面的高附加值利用提供参考。【方法】以杉木木材为研究对象,采用湿热/水热控制下的层状压缩方式,加工出压缩层位置、厚度不同的层状压缩木材,研究层状压缩引起的杉木木材结构和管胞构造变化,分析层状压缩杉木木材密度分布对弦向加载和径向加载下横纹抗压强度的影响。【结果】扫描电镜观察和测量结果表明:天然杉木早材的平均径向腔径为45.7μm,晚材为4.6μm,且早材管胞壁厚仅为晚材的1/2;早材弦径向平均壁腔比为0.14,晚材为3.08。层状压缩后,压缩层部位的早材细胞壁大变形至细胞腔几乎消失,但晚材部位细胞形态几乎不发生变化;压缩层部位的早材密度由0.200 g·cm^(-3)以下,提高至0.500 g·cm^(-3)以上,但多数情况下被压缩的早材密度依然低于天然杉木晚材密度,压缩层部位呈现出带有数个晚材密度峰值的密度分布特征。对照材及层状压缩材,弦向加载时横纹抗压强度均达到径向加载的2倍多。径向加载及弦向加载的横纹抗压强度均与压缩木材的密度呈极显著线性相关(P<0.01)。径向加载下的横纹抗压强度与密度的关系比弦向加载更密切。【结.论】压缩层部位的早材密度明显增大,早材密度的微小增加能够大幅度提高压缩木材的横纹抗压强度。 展开更多

关键词 杉木 层状压缩 密度分布 早晚材 管胞 横纹抗压强度

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压缩率对杉木心材回复率及力学性质的影响

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作者 赵丽媛 黄荣凤 +3 位作者 王艳伟 何啸宇 孙龙祥 付跃进 《木材科学与技术》 北大核心 2025年第4期40-49,共10页

对人工林杉木心材实施压缩率为40%~65%的整体压缩,采用蒸汽与空气混合介质加压热处理方法进行压缩变形固定(定型),探讨压缩率对定型材密度、回复率和力学性能的影响。结果表明:在压缩率为40%时,早材和晚材均被压缩;随着压缩率进一步增大... 对人工林杉木心材实施压缩率为40%~65%的整体压缩,采用蒸汽与空气混合介质加压热处理方法进行压缩变形固定(定型),探讨压缩率对定型材密度、回复率和力学性能的影响。结果表明:在压缩率为40%时,早材和晚材均被压缩;随着压缩率进一步增大,压缩材密度随之增大,并趋于均匀。经蒸汽与空气混合介质加压热处理后的定型材,在气干、高湿及吸水条件下的吸湿/吸水回复率降至0%~0.63%,几乎不发生回复。随着压缩率及密度的增加,定型材的硬度、MOR、MOE及横纹抗压强度持续增大,定型材密度与硬度之间呈极显著相关的二次函数关系,与MOR、MOE及横纹抗压强度间呈极显著相关的线性函数关系,相关系数大于0.938。横纹抗压径向加载时,未呈现典型的木材横纹加载应力-应变特征曲线。压缩率为40%时,与对照材相比,定型材弦向横纹抗压强度提高约50%,但径向横纹抗压强度几乎没有提高;压缩率达到或超过45%时,径向和弦向横纹抗压强度提高率接近;在65%的压缩率下,弦向和径向横纹抗压强度均可以达到对照材的4倍及以上。 展开更多

关键词 杉木心材 压缩率 回复率 密度 横纹抗压强度

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我国阻燃木质材料及其制品发展的思考

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作者 彭晓瑞 吴玉章 +1 位作者 屈伟 施海东 《木材科学与技术》 北大核心 2025年第1期80-88,共9页

随着国家对消防安全的不断重视,木质材料及其制品阻燃性能的提升愈发重要,阻燃产品的开发和应用具有很强的研究与应用价值。本文剖析我国阻燃木质材料及其制品的行业现状,阐明我国阻燃木制品在生产工艺、产品质量、检验方法等方面存在... 随着国家对消防安全的不断重视,木质材料及其制品阻燃性能的提升愈发重要,阻燃产品的开发和应用具有很强的研究与应用价值。本文剖析我国阻燃木质材料及其制品的行业现状,阐明我国阻燃木制品在生产工艺、产品质量、检验方法等方面存在的主要问题,并从技术开发、标准规范、政策监管等方面提出建议,以期促进我国阻燃木质材料及其制品产业的高质量发展。 展开更多

关键词 木质材料 木制品 阻燃 实现方式

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木制品表面装饰新产品和新技术 被引量：13

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作者 彭晓瑞 吕斌 +2 位作者 王超 赵丽媛 张占宽 《木材科学与技术》 北大核心 2021年第2期6-11,共6页

为了提高珍贵树种木材利用率和木制品的附加值,木制品表面通常需进行涂饰、装饰纸、薄木、聚氯乙烯(PVC)膜、聚丙烯(PP)膜贴面等表面装饰,以增加产品外观美感,提升产品质量和附加值。文章重点介绍了近年来国内装饰纸发展与木制品表面装... 为了提高珍贵树种木材利用率和木制品的附加值,木制品表面通常需进行涂饰、装饰纸、薄木、聚氯乙烯(PVC)膜、聚丙烯(PP)膜贴面等表面装饰,以增加产品外观美感,提升产品质量和附加值。文章重点介绍了近年来国内装饰纸发展与木制品表面装饰新产品、新技术,并对木制品表面装饰技术的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 木制品 表面装饰 新产品 新技术

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我国板式家具先进制造技术研发与应用进展 被引量：4

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作者 彭晓瑞 吕斌 +1 位作者 李伟光 李博 《木材科学与技术》 北大核心 2023年第2期1-7,15,共8页

随着科技进步及大数据与工业4.0在家具产业的渗透,我国板式家具产业无论在原材料研发、产品与工艺设计、制造技术与装备上,都发生了较大的变革。综述我国板式家具板件、专用装备、工艺及设计等先进制造技术,并对我国板式家具先进制造技... 随着科技进步及大数据与工业4.0在家具产业的渗透,我国板式家具产业无论在原材料研发、产品与工艺设计、制造技术与装备上,都发生了较大的变革。综述我国板式家具板件、专用装备、工艺及设计等先进制造技术,并对我国板式家具先进制造技术的研发与应用进行解析,以期促进板式家具产业发展。 展开更多

关键词 板式家具 先进制造 板件 加工装备 信息化 家具设计

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木竹结构保温板外墙热湿性能及霉菌风险模拟预测

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作者 查紫琼 韩佳锴 +3 位作者 周海宾 方长华 张伟 王晓欢 《木材科学与技术》 北大核心 2025年第2期47-56,共10页

外墙热湿性能及霉菌风险模拟预测,是开发国产节能耐久木竹建材的重要技术内容。以木竹结构保温板外墙为研究对象,通过构建无线高精度热湿数据采集装置,并采用建筑热湿性能软件模拟,获得外墙复合构造界面层空气温度、相对湿度和内外挂板... 外墙热湿性能及霉菌风险模拟预测,是开发国产节能耐久木竹建材的重要技术内容。以木竹结构保温板外墙为研究对象,通过构建无线高精度热湿数据采集装置,并采用建筑热湿性能软件模拟,获得外墙复合构造界面层空气温度、相对湿度和内外挂板材料含水率等指标的预测和实测数据,分析北京地区气候条件下的外墙热湿动态响应,预测霉菌生长风险。无线高精度建筑热湿监测系统运行稳定,为实时热湿状况表征和软件模拟提供可靠数据;国产木竹建材制备结构保温板外墙热湿阻隔作用显著,外墙系统在极端降雨条件下干燥能力卓越。木竹建筑结构保温板外墙构造层温湿度、含水率分布规律和五年变化趋势预测精准。外墙总含水量与室内温湿度长期稳定,重组竹和云杉(Picea asperata)挂板材料含水率低于15%,霉菌生长风险极低。研究结果为国产木竹建材在外墙应用与设计优化提供参考。 展开更多

关键词 木竹结构保温板外墙 热湿性能 霉菌风险

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弦乐器指板常用热带硬阔叶木材的声学振动性能分析 被引量：1

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作者 刘美宏 彭立民 +3 位作者 吕少一 吕建雄 高玉磊 樊正强 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期125-133,共9页

【目的】分析弦乐器指板常用热带硬阔叶木材的声学振动性能,归纳总结指板用木材的声学振动性能要求,为寻找可替代树种或对人工林木材进行功能改良以替代传统指板用木材提供科学依据。【方法】采用X-射线剖面密度测试仪表征木材一个生长... 【目的】分析弦乐器指板常用热带硬阔叶木材的声学振动性能,归纳总结指板用木材的声学振动性能要求,为寻找可替代树种或对人工林木材进行功能改良以替代传统指板用木材提供科学依据。【方法】采用X-射线剖面密度测试仪表征木材一个生长轮内早晚材的密度差异及沿径向密度分布的均匀性;利用超声波微秒计测试木材声传播速度;运用模态分析法测试木材的共振频率和扭转频率,根据矩形截面Euler-Bernoulli方程计算木材声学振动参数。【结果】乌木绝干密度为1180 kg·m^(-3),阔叶黄檀绝干密度为810 kg·m^(-3),东非黑黄檀绝干密度为1320 kg·m^(-3);弦乐器共鸣板用硬槭木绝干密度为660 kg·m^(-3),非乐器用木材辐射松绝干密度为480 kg·m^(-3)。乐器用木材一个生长轮内早晚材及相邻生长轮之间密度差异较小,材质均匀。指板用木材轴向和径向声传播速度均低于硬槭木和辐射松。硬槭木顺纹与横纹的声传播速度比为3.2,声学各向异性较优。乌木、东非黑黄檀和阔叶黄檀的动态弹性模量(E′)分别为18.2、16.8和14.8 GPa,指板用木材的E′均大于14.0 GPa。指板用木材的比动态弹性模量(Esp)均小于18.0 GPa,硬槭木和辐射松的Esp分别为24.5和26.8 GPa,均高于指板用木材。乌木、阔叶黄檀和东非黑黄檀的声辐射品质常数(R)分别为3.21、5.08和2.58 m^(3)·Pa^(-1)s^(-3),硬槭木和辐射松的R分别为7.17和9.41 m3·Pa^(-1)s^(-3)。指板用木材的声阻抗(ω)、对数衰减系数(λ)和损耗角正切值(tanδ)均高于硬槭木和辐射松。指板用木材的声学转化率(ACE)和E′/G′均低于硬槭木。乌木、阔叶黄檀、东非黑黄檀、硬槭木和辐射松的动态剪切模量(G′)分别为1.97、1.72、2.58、1.21和1.09 GPa,指板用木材的G′均大于硬槭木和辐射松。【结论】指板用木材绝干密度均大于800 kg·m^(-3)。木材密度与其声学振动性能存在一定函数关系,选材时密度和声学振动性能需共同考虑。与共鸣板相比,指板选材对木材声学振动性能的要求远低于共鸣板。在声学振动性能方面,木材的E′和G′是指板选材的主要评估指标,要求尽量选择E′和G′大的木材,E′越大,指板抵抗不同弦张力所引起的弯曲变形能力越强;G′越大,指板抑制不同弦张力所引起的扭转变形能力越强。木材的Esp、R、ACE、E′/G′、λ、tanδ、ω等声学振动参数可不作为指板选材的主要评估指标。 展开更多

关键词 弦乐器 指板 共鸣板 声学振动性能

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含水率非均匀分布木材在热板加热下温度分布的变化规律 被引量：2

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作者 黄荣凤 高志强 +1 位作者 冯上环 向娥琳 《木材科学与技术》 北大核心 2023年第1期40-47,共8页

热作用下温度分布和含水率分布的变化规律,是实木层状压缩形成机制研究的基础。以初含水率处于非均匀分布状态下的毛白杨木材为对象,研究在180℃热板夹持加热过程中的温度分布变化规律,为揭示层状压缩形成机制提供科学依据。结果表明:... 热作用下温度分布和含水率分布的变化规律,是实木层状压缩形成机制研究的基础。以初含水率处于非均匀分布状态下的毛白杨木材为对象,研究在180℃热板夹持加热过程中的温度分布变化规律,为揭示层状压缩形成机制提供科学依据。结果表明:初始含水率表层高、内部低的木材,在热板夹持加热过程中,厚度方向上始终存在一个明显的升温速率峰值。随着加热时间的延长,升温速率峰值和高含水率层逐渐向中心移动;高含水率区域内木材,温度较玻璃化转变温度高6.11~47.58℃,处于层状软化状态,是层状压缩形成的重要原因之一;采用多元线性回归分析方法建立的木材厚度方向温度预测多变量函数模型,决定系数为0.985,预测木材内部温度的标准误差为3.21℃,能够用于木材内部温度分布的预测。 展开更多

关键词 含水率非均匀分布木材 热板加热 升温速率 温度分布 层状压缩

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基于人工神经网络模型的木材干燥应变模拟预测 被引量：9

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作者 付宗营 蔡英春 +3 位作者 高鑫 周凡 江京辉 周永东 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期76-82,共7页

【目的】研究常规干燥过程中干燥基准、预处理条件、含水率对木材干燥应力的影响,探讨干燥应力沿髓心至树皮方向的分布情况,以实现干燥应变的模拟预测。【方法】整合分析采用图像解析法测算得到的弹性应变和机械吸附蠕变相关数据,基于... 【目的】研究常规干燥过程中干燥基准、预处理条件、含水率对木材干燥应力的影响,探讨干燥应力沿髓心至树皮方向的分布情况,以实现干燥应变的模拟预测。【方法】整合分析采用图像解析法测算得到的弹性应变和机械吸附蠕变相关数据,基于人工神经网络模型,以干燥温度、含水率、相对湿度、距髓心距离为输入变量对弹性应变进行模拟预测,以预处理温度、干燥温度、含水率、相对湿度、距髓心距离为输入变量对机械吸附蠕变进行模拟预测。通过网络训练和验证,得到合理的人工神经网络预测模型,并对模型进行测试,探讨分析所建立模型的预测能力。【结果】弹性应变预测模型中,各数据集均呈现出较好的相关性,训练集、验证集和测试集的相关系数(R)分别为0.988、0.983和0.978,所有数据集的决定系数(R2)均高于0.95,验证集达到最优时的均方差(MSE)为1.21×10-6。机械吸附蠕变预测模型中,利用含水率为28%和12%的数据集进行模型训练和验证,训练集和验证集的相关系数(R)分别为0.981、0.977,验证集达到最优时的均方差(MSE)为1.26×10-6;利用含水率20%的数据集进行模型测试,测试集的相关系数(R)为0.969,所有数据集的决定系数(R2)均高于0.94,网络模型能够解释94%以上的试验数据,表现出较好的预测能力。【结论】所建立模型的预测值和试验值吻合较好,预测成功率较高,能够为人工神经网络在干燥应力、应变方面的应用提供可行性依据。 展开更多

关键词 人工神经网络 弹性应变 机械吸附蠕变 模拟预测

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预热温度对毛白杨压缩木材颜色及其回弹的影响 被引量：11

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作者 李任 黄荣凤 +1 位作者 高志强 伍艳梅 《林产工业》 北大核心 2019年第5期17-21,共5页

为探究预热温度对压缩木材的色饱和度差(ΔC*)、色相差(ΔH*)、总体色差(ΔE*)、吸湿率、厚度变化和回弹率的影响,以毛白杨(Populus tomentosa)为研究对象,将其封端、浸水和放置后置于热压机上进行预热12 min,预热温度分别为90、120、15... 为探究预热温度对压缩木材的色饱和度差(ΔC*)、色相差(ΔH*)、总体色差(ΔE*)、吸湿率、厚度变化和回弹率的影响,以毛白杨(Populus tomentosa)为研究对象,将其封端、浸水和放置后置于热压机上进行预热12 min,预热温度分别为90、120、150、180℃和210℃,预热完成后在相同温度下压缩5 mm。结果表明:随着预热温度的升高,ΔC*、ΔH*和ΔE*逐渐增大,温度>150℃,三者急剧增大,说明150℃是材色变化的一个关键温度点。随着预热温度的升高,压缩木材的吸湿率、厚度变化和回弹率逐渐减小,温度>150℃,三者急剧减小,说明150℃也是压缩木材尺寸稳定性变化的一个关键温度点。此外,ΔE*和回弹率呈线性负相关,ΔE*越大,其对应的回弹率越小。 展开更多

关键词 压缩木材 预热温度 颜色 回弹

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木材干燥应力研究现状与趋势 被引量：7

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作者 付宗营 蔡英春 周永东 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期160-167,共8页

木材干燥应力相关研究是木材科学的重要组成部分,对木材实际加工过程具有重要指导作用,也是制定和优化干燥工艺的依据。本文从木材干燥应力研究的主要试验手段和模型方法2方面入手,对比分析各种方法的优势和不足,系统总结干燥应力研究现... 木材干燥应力相关研究是木材科学的重要组成部分,对木材实际加工过程具有重要指导作用,也是制定和优化干燥工艺的依据。本文从木材干燥应力研究的主要试验手段和模型方法2方面入手,对比分析各种方法的优势和不足,系统总结干燥应力研究现状,以期为木材干燥应力相关研究提供借鉴,推动干燥应力研究向更深层次发展,为木材高质量干燥奠定基础。试验研究方面,传统的叉齿法和切片法依旧是木材干燥应力、应变检测的常规试验方法,数字图像、近红外光谱等现代化技术手段为干燥应力、应变研究提供了新的契机,但至今仍没有一种方法具备绝对的检测精度和实际推广应用条件。模型研究方面,木材流变学理论模型日趋完善成熟,对干燥应力的模拟进入一个瓶颈阶段。随着计算机技术的不断发展以及数值分析软件的逐渐强大,有限元法被用于木材干燥应力的模拟研究,该方法在处理木材这种各向异性材料方面具有一定优势,目前处于快速发展阶段。根据现阶段木材干燥应力研究现状,试验手段和模型方法对于干燥应力研究均具有不可替代的作用,二者结合是全面研究干燥应力的关键,试验探寻能够快速、精准、连续检测木材干燥应力的新装置或新技术依然是未来的研究重点。有限元法是木材干燥应力模型研究最具潜力的数值分析方法,未来适用性广泛的模型构建要立足于木材自身的多尺度、多层级结构特征,利用先进仪器设备获取精准的模型参数,并将所建模型纳入干燥设备控制系统,指导和服务于实际生产。 展开更多

关键词 木材干燥 干燥应力 测试方法 模型预测

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木材多尺度结构的干缩湿胀研究进展 被引量：3

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作者 殷方宇 欧阳白 +2 位作者 蒋佳荔 李珠 吕建雄 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期145-154,共10页

木材干缩湿胀是影响木材加工利用的关键特性,与木制品尺寸和形状的稳定性密切相关。木材宏观到微观层次分明的多尺度分级结构导致木材干缩湿胀行为的复杂性。将木材干缩湿胀研究从宏观尺度引向介观和微观尺度,建立三者之间的有机联系,... 木材干缩湿胀是影响木材加工利用的关键特性,与木制品尺寸和形状的稳定性密切相关。木材宏观到微观层次分明的多尺度分级结构导致木材干缩湿胀行为的复杂性。将木材干缩湿胀研究从宏观尺度引向介观和微观尺度,建立三者之间的有机联系,有助于阐明木材干缩湿胀行为的发生机制和演变机理,对深入认识木材性质,合理、高效利用木材具有重要理论价值和实践意义。本研究综述木材宏观尺度(无疵试样)、介观尺度(生长轮)和微观尺度(木材细胞)3种层级单元的干缩湿胀行为及其滞后现象,分析木材不同尺度结构的干缩湿胀行为发生和演变规律,介绍基于多尺度结构的木材干缩湿胀测试方法和技术手段。同时,对今后开展木材多尺度结构干缩湿胀行为研究提出建议:1)在介观和微观尺度上系统开展针叶材和阔叶材基于生长轮和木材细胞的干缩湿胀行为研究,建立木材多尺度结构与干缩湿胀行为之间的构效关系;2)揭示基于各向异性、非均质性和细胞类型多样性引发的干缩湿胀行为差异化响应规律及其互作机制;3)阐明木材干缩湿胀行为的时间滞后和湿胀滞后现象;4)引入相关理论模型,如有限元法的应用,构建木材多尺度结构的自由缩胀可视化有限元模型。 展开更多

关键词 木材 多尺度结构 干缩湿胀 滞后现象

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基于动态热机械分析仪的木材干缩湿胀响应特征研究 被引量：2

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作者 彭辉 蒋佳荔 +1 位作者 詹天翼 吕建雄 《林业工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期52-58,共7页

探究了动态热机械分析仪(DMA)测试自由缩胀应变的可行性,揭示了影响木材干缩湿胀应变的主要因子。对比干燥器调湿法和DMA测试法获得的一系列平衡含水率下的全干材(0.6%含水率)湿胀应变量,验证DMA测试干缩湿胀的可行性,从而进一步利用DM... 探究了动态热机械分析仪(DMA)测试自由缩胀应变的可行性,揭示了影响木材干缩湿胀应变的主要因子。对比干燥器调湿法和DMA测试法获得的一系列平衡含水率下的全干材(0.6%含水率)湿胀应变量,验证DMA测试干缩湿胀的可行性,从而进一步利用DMA分别测试全干材吸湿、湿材解吸和全干材吸湿-解吸循环过程的干缩湿胀形变。结果表明:干燥器调湿法和DMA测试法测得的应变量数据非常相近,但由于干燥器调湿法人工测量过程中存在误差,使得其数据变异性高于DMA测试法。同一含水率下,水分平衡态和非平衡态下的干缩或湿胀应变量近乎相等。对于水分非平衡态(吸着/解吸过程),不同相对湿度水平下的湿胀/干缩应变量-含水率曲线几乎重合。在水分吸着-解吸循环过程中,湿胀-干缩应变量交替出现的峰值和谷值时间节点滞后于湿度变化,随着循环次数的增加,滞后时间有所缩短。因此,DMA作为干缩湿胀应变量测试的方法是可行的,可以实现水分变化过程中干缩湿胀应变量的实时、快速和准确测量。干缩或湿胀应变量与水分平衡态和非平衡态无关。不同湿度水平下,含水率与干缩/湿胀应变量曲线重合,表明干缩/湿胀变形主要受含水率影响,与湿度水平无关;但相比吸着过程,解吸过程较低的应变量揭示了木材干缩湿胀与水分子吸着状态有关。 展开更多

关键词 动态热机械分析仪 干缩湿胀 吸着 解吸

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杉木层状压缩的形成及其密度分布特征 被引量：4

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作者 李晓玲 黄荣凤 +5 位作者 何啸宇 王艳伟 孙龙祥 卢芸 黎静 冯上环 《木材科学与技术》 北大核心 2024年第3期11-20,共10页

实木层状压缩技术是以实体木材的定向定位压缩为目标,以最小的材积损耗,最大限度地提高木材力学性能的一种新型木材压缩方法。通过水热分布调控以及外力加载的协同作用,在调控压缩层的形成位置、厚度和多层压缩的基础上,分析压缩木材密... 实木层状压缩技术是以实体木材的定向定位压缩为目标,以最小的材积损耗,最大限度地提高木材力学性能的一种新型木材压缩方法。通过水热分布调控以及外力加载的协同作用,在调控压缩层的形成位置、厚度和多层压缩的基础上,分析压缩木材密度分布特征,研究层状压缩技术对于人工林杉木(Cunninghamia lanceolata)的适用性及其层状压缩形成的特点。结果表明:预热时间控制在0.5~30 min之间时,获得压缩层位置不同的层状压缩杉木。随着预热时间的增加,压缩层由表层逐渐向中心(厚度方向)移动,压缩层密度达到0.583 g/cm^(3)及以上;通过调控压缩量,获得压缩层厚度为3.00~8.07 mm的4种厚度的表层压缩杉木,压缩层密度提高率比木材整体密度提高率平均高28.7%;将表层压缩和中心层压缩工艺并用,实现形成3个压缩层的多层压缩。扫描电镜观察结果表明,无论压缩层形成于表层还是中心层,压缩层与未压缩层界线出现在早材区域或早晚材交界处,压缩层的早材细胞发生细胞壁屈曲变形,至细胞腔几乎完全消失,而晚材细胞壁及细胞腔仅发生微变形或不变形。依据压缩前后木材密度分布曲线及特征值计算结果,杉木压缩层部位的早材密度提高率最大值可以达到210.6%。 展开更多

关键词 人工林杉木 层状压缩 密度分布 压缩层位置 压缩层厚度 早晚材 细胞壁屈曲变形

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