落叶松胶合木板力学性能试验研究

摘要

现代木结构具有绿色低碳、环保可再生等特点，能促进我国土木行业向绿色、低碳的方向发展，实现我国资源节约和环境保护的基本国策，具有重要经济、社会和生态效益。本文以兴安落叶松为原材料，选用间苯二酚为胶黏剂制造不同尺寸胶合木单向板构件，进行了弯曲性能和动力性能试验，对其进行了抗弯和动力特性研究，并进行了数值分析和对比研究。本文的研究工作主要如下:
　　(1)对比了国内外木结构的相关理论、研究成果以及实际工程情况。研究了胶合木构件的制造过程，提出了在胶合木板制造过程中应注意的一些问题，证实了现代木结构构件在国内生产应用的可行性。
　　(2)对胶合木板进行了理论分析，包括静力和频率、阻尼比、振型等动力计算理论，为试验研究提供了理论支撑。
　　(3)落叶松胶合木板抗弯性能研究。基于胶合木板静力性能试验，测得三点弯曲及四点弯曲试验下胶合木板的荷载位移曲线、应力变化规律、破坏模式以及极限承载能力。结果表明所有试件都有较好的韧性;破坏形态主要表现为受拉区破坏，主要是胶合木板底面的缺陷处开裂导致破坏，得出了相关结论。
　　(4)落叶松胶合木板动力性能研究。基于胶合木板动力性能试验，测得胶合木板的自振频率、阻尼比等动力特性，研究了落叶松胶合木板自振频率及在不同荷载工况下的自振频率和阻尼比的变化规律，分析比较荷载作用对落叶松胶合木板的动力特性的影响。
　　(5)采用有限元ANSYS软件对落叶松胶合木板弯曲性能进行了数值模拟分析，研究其荷载位移曲线和应变分布规律，并与试验结果进行对比研究。结果表明:数值模拟与试验结果较接近，在弹性变形阶段的拟合非常接近，在荷载较大时存在一定的差异值，并分析了存在差异的原因。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 木结构研究背景

1．2．1 国内木结构研究历史

1．2．2 国内木结构研究现状

1．2．3 国外木结构研究历史

1．2．4 国外木结构研究现状

1．3 胶合木板发展概况

1．4 研究目的及意义

1．5 研究内容

1．6 课题来源

2 落叶松胶合木板制造工艺及理论研究

2．1 落叶松胶合木板制造工艺

2．1．1 锯材干燥

2．1．2 材料分等

2．1．3 刨削加工

2．1．4 胶合养护

2．1．5 切割及刨光

2．1．6 制造工艺研究意义

2．2 胶合木板静力分析理论

2．3 胶合木板动力分析理论

2．3．1 动力性能参数

2．3．2 自由振动

2．4 本章小结

3 落叶松胶合木板抗弯性能试验研究

3．1 四点弯曲试验

3．1．1 四点弯曲试验试件及设计

3．1．2 四点弯曲试验结果与分析

3．2 三点弯曲试验

3．2．1 三点弯曲试验试件及设计

3．2．2 三点弯曲试验结果与分析

3．3 本章小结

4 落叶松胶合木板动力特性研究

4．1 引言

4．2 试验过程

4．2．1 试验构件设计

4．2．2 试验过程

4．3 试验结果及其分析

4．3．1 自振频率和阻尼比结果

4．4 本章小结

5 落叶松胶合木板有限元分析

5．1 引言

5．2 有限元分析方法背景

5．3 建立胶合木板ANSYS有限元模型

5．3．1 模型基本假定

5．3．2 定义单元类型

5．3．3 定义材料属性

5．3．4 实体建模

5．3．5 网格划分

5．3．6 加载及求解

5．4 ANSYS有限元分析结果

5．4．1 四点弯曲构件模型试验结果

5．4．2 三点弯曲构件模型试验结果

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

附录A (攻读学位期间的主要学术成果)

致谢