两种热作用条件下载荷频率对木材黏弹性的影响

摘要

本文比较研究了杉木(Cunninghamia Lanceolata [Lamb.]Hook)人工林木材的动态黏弹性质在2种热作用条件下的表现：1)将试样在25～180℃范围内的任一目标温度下平衡一段时间后进行黏弹性测定，该情况下的试样称为稳态试样；2)将试样从25℃快速加热至40～180℃范围内的任一目标温度后立即进行黏弹性测定，该情况下的试样称为非稳态试样。黏弹性测定的频率范围为0.1～100 Hz。获得不同目标温度下稳态试样与非稳态试样的贮存模量和损耗因子随着载荷频率的变化情况。研究结果表明：贮存模量值随温度的升高而降低，随着测量频率的降低而减小。随着温度的升高，损耗因子的极小值所对应的特征频率移向高频方向。一般来说，非稳态试样的刚度与阻尼分别低于和高于稳态试样的刚度与阻尼。这表明，经历温度急剧变化后，术材细胞壁无定形区内形成了不稳定结构。非稳态试样和稳态试样之间刚度的差异随温度的升高呈现出阶梯式上升的变化趋势，2种试样的阻尼性能在1 Hz时差异达到最大值。非稳态试样的损耗因子最小值所对应的特征频率值比稳态试样高。由此推测，温度急剧变化引起木材细胞壁结构的不稳定化会加快分子链段运动的松弛过程。