木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)

前言

　　多年來，人們針對木材彎曲進行了大量的研究和實踐，但是都沒有徹底地解決木材彎曲曲率半徑小、成功率低及難以實現(xiàn)多維彎曲的問題。隨著木制品設(shè)計和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，常常需要在產(chǎn)品的造型設(shè)計上添加曲線和曲面以滿足制品的審美和使用功能的要求，但是采用實木單向彎曲方法生產(chǎn)的曲線形零件存在曲率半徑大、成功率低等問題，一直是阻礙國內(nèi)外木制曲木產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)的關(guān)鍵問題。　　木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)是木材在縱向上進行壓縮，然后進行多維方向的彎曲并可獲得較小彎曲曲率半徑的一項技術(shù)，該技術(shù)可以拓寬木材應用領(lǐng)域，是一項能夠科學、合理地利用木材資源，有利于環(huán)保的新技術(shù)。木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)可以改變產(chǎn)品的造型、結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)現(xiàn)狀，使產(chǎn)品的造型優(yōu)美、結(jié)構(gòu)，簡潔，同時在生產(chǎn)上既可以實現(xiàn)大規(guī)模的專業(yè)化生產(chǎn)，又適用于小批量的個性化生產(chǎn)，必將在木制品、建筑門窗、樓梯扶手及裝飾材料等領(lǐng)域得到高效的利用。該項研究結(jié)果的取得，可以實現(xiàn)木材的精深加工，提高木材的附加值，降低木制品的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，因此該技術(shù)符合我國倡導的由粗放型向集約型方向轉(zhuǎn)化的政策，同時也是一個無污染、投資回報率高且能充分利用我國有限木材資源的先進技術(shù)。應用這項技術(shù)，必將給我國的木制品行業(yè)創(chuàng)造新的活力和經(jīng)濟增長點，為有效地利用木材創(chuàng)造更加廣闊的空間。　　關(guān)于木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)，迄今為止，國內(nèi)外尚無相關(guān)理論的研究報道。丹麥工藝研究所下屬的木材和家具研究所經(jīng)過8年多的生產(chǎn)應用研究，于1988年取得了突破性的進展，并由丹麥壓縮木機器有限公司首先制造了工業(yè)用的木材縱向壓縮樣機，用于生產(chǎn)壓縮木。國內(nèi)一些企業(yè)引進了幾臺設(shè)備，但是由于丹麥的設(shè)備對木材樹種的選擇要求比較嚴格，多數(shù)國內(nèi)樹種被排除在木材順紋壓縮的范圍之外。國內(nèi)使用這類設(shè)備的廠家已開始試圖利用我國生長的樹種木材試驗生產(chǎn)壓縮彎曲木，但是由于木材順紋壓縮率較低，獲得的木材彎曲曲率半徑較大，難以滿足木制曲線形零件的生產(chǎn)需要。由于我國樹種和國外樹種在結(jié)構(gòu)和細胞壁的成分上存在差異，因而必須從基礎(chǔ)上下工夫，以解決基礎(chǔ)理論研究上的缺憾。

內(nèi)容概要

利用多學科知識交叉融合提出的木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)，已成為木材科學新技術(shù)之一。通過試驗研究，作者所在的研究團隊實現(xiàn)了木材順紋壓縮和多維彎曲，并可獲得較小的彎曲曲率半徑。這一技術(shù)必將改變木材的特性，提高木材的使用價值。本書是在系統(tǒng)的科學試驗研究的基礎(chǔ)上撰寫而成的，詳細地闡述了適合木材順紋壓縮的軟化處理方法，木材順紋壓縮的機理，順紋壓縮中應力一應變的本構(gòu)關(guān)系，壓縮和回彈中木材彈性、彈塑性的變化規(guī)律，順紋壓縮木材在允許的應變范圍內(nèi)木材彎曲后彈性、彈塑性的變化規(guī)律，確定木材單維和多維彎曲的最小曲率半徑；探討了彎曲的曲線形零件定形處理方法、定形過程中的各種條件變化對木材彎曲定形的影響。    本書可供木材科學與技術(shù)、生物質(zhì)復合材料、木材功能性改良、木材保護、家具和木制品設(shè)計，以及生產(chǎn)等領(lǐng)域的研究人員、工程技術(shù)人員及相關(guān)專業(yè)的師生學習和參考。

書籍目錄

序前言1  緒論    1.1  木質(zhì)曲線形零件生產(chǎn)現(xiàn)狀    1.1.1  實木單向彎曲    1.1.2  薄板膠合彎曲    1.1.3  鋸制曲線形零部件  1.2  木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)概述    1.2.1  木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)要點    1.2.2  木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)特點和應用    1.2.3  木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)研究難點  1.3  木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)研究的設(shè)想和創(chuàng)新    1.3.1  木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)研究的設(shè)想    1.3.2  木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)創(chuàng)新2  木材順紋壓縮與彎曲技術(shù)基本理論  2.1  木材細胞壁結(jié)構(gòu)概述    2.1.1  木材細胞壁層結(jié)構(gòu)    2.1.2  細胞壁的超微結(jié)構(gòu)    2.1.3  細胞壁的結(jié)構(gòu)特征    2.1.4  木材微觀構(gòu)造  2.2  木材主要成分的物理化學性質(zhì)概述    2.2.1  木材中的纖維素    2.2.2  木材中的半纖維素    2.2.3  木材中的木質(zhì)素    2.2.4  木材中的抽提物  2.3  木材軟化處理基本理論    2.3.1  物理方法    2.3.2  化學方法  2.4  木材壓縮基本理論    2.4.1  材料力學特征    2.4.2  木材橫紋壓縮    2.4.3  木材順紋壓縮  2.5  木材彎曲基本理論    2.5.1  木材彎曲原理    2.5.2  木材單維彎曲研究要點  2.6  木材彎曲定形基本理論    2.6.1  木材定形機理    2.6.2  木材彎曲定形方法3  木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)研究內(nèi)容和試材制備  3.1  研究內(nèi)容  3.2  技術(shù)路線  3.3  樹種選擇與試材制備    3.3.1  樹種選擇    3.3.2  試材制備4  木材順紋壓縮軟化處理技術(shù)  4.1  試驗和測試方法    4.1.1  水熱軟化處理    4.1.2  復配堿液軟化處理    4.1.3  水熱-微波軟化處理    4.1.4  最大順紋壓縮率測試    4.1.5  單維和多維彎曲曲率半徑測試    4.1.6  木材纖維相對結(jié)晶度測試    4.1.7  木材表面性質(zhì)的FTIR測試    4.1.8  木材化學組分測試  4.2  結(jié)果和討論    4.2.1  水熱軟化處理    4.2.2  復配堿液軟化處理    4.2.3  水熱-微波軟化處理    4.2.4  木材軟化處理技術(shù)要點5  木材順紋壓縮技術(shù)  5.1  試驗和測試方法    5.1.1  木材力學指標測試    5.1.2  木材密度測試    5.1.3  木材微觀構(gòu)造觀察    5.1.4  木材順紋壓縮率和PDR測試  5.2  結(jié)果與討論    5.2.1  木材順紋壓縮應力一應變關(guān)系    5.2.2  木材順紋壓縮應力一應變本構(gòu)關(guān)系建立    5.2.3  木材順紋壓縮率和PDR變化    5.2.4  木材順紋壓縮前后密度變化    5.2.5  木材順紋壓縮前后微觀構(gòu)造變化    5.2.6  木材順紋壓縮技術(shù)要點6  木材多維彎曲技術(shù)  6.1  試驗和測試方法    6.1.1  木材力學指標測試    6.1.2  木材微觀構(gòu)造觀察    6.1.3  木材彎曲曲率半徑測試  6.2  結(jié)果和討論    6.2.1  木材彎曲曲率半徑變化規(guī)律    6.2.2  木材彎曲力學分析    6.2.3  木材單維彎曲應力一應變本構(gòu)關(guān)系的建立    6.2.4  木材彎曲后微觀構(gòu)造變化    6.2.5  木材多維彎曲技術(shù)要點7  木材多維彎曲定形技術(shù)  7.1  試驗和測試方法    7.1.1  直接干燥定形    7.1.2  水熱-干燥定形    7.1.3  微波-干燥定形    7.1.4  異氰酸酯樹脂定形    7.1.5  酚醛樹脂定形    7.1.6  定形結(jié)果的快速測試    7.1.7  彎曲木材含水率變化測試    7.1.8  微波處理的木材溫度測試  7.2  結(jié)果和討論    7.2.1  榆木木材多維彎曲定形分析    7.2.2  水曲柳木材多維彎曲定形分析    7.2.3  木材多維彎曲定形技術(shù)要點參考文獻后記

章節(jié)摘錄

　　1.1.3 鋸制曲線形零部件　　鋸制曲線形零部件方法有兩種：一是直接在鋸材的配料上通過畫線工序，配制出曲線形方材毛料，然后采用銑型加工制成曲線形零件；二是根據(jù)生產(chǎn)的效率、曲線形部件的復雜程度、曲線形部件的曲率半徑等要求，首先采用實體木材制成實木拼板和集成材，再經(jīng)過畫線工序、配料和銑型加工制成曲線形部件。　　鋸制曲線形零部件生產(chǎn)和應用的優(yōu)點是：加工工藝簡單，不需要專門的生產(chǎn)設(shè)備；可以按需要生產(chǎn)各種類型的曲線形零部件，因此在現(xiàn)代木制品生產(chǎn)中得到了廣泛的應用?！　′徶魄€形零部件生產(chǎn)和應用的缺點是：鋸制的曲線形零部件，由于木材的橫向部分纖維被切斷，因此零部件的強度低；木材的損失率大，通常隨著制成的曲線形零部件曲率半徑減小，木材的損失率逐漸加大，目前國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的鋸制曲線形零部件的木材平均凈料損失率高達35％～50％。

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