木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)

前言

　　多年來(lái)，人們針對(duì)木材彎曲進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐，但是都沒(méi)有徹底地解決木材彎曲曲率半徑小、成功率低及難以實(shí)現(xiàn)多維彎曲的問(wèn)題。隨著木制品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，常常需要在產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)上添加曲線(xiàn)和曲面以滿(mǎn)足制品的審美和使用功能的要求，但是采用實(shí)木單向彎曲方法生產(chǎn)的曲線(xiàn)形零件存在曲率半徑大、成功率低等問(wèn)題，一直是阻礙國(guó)內(nèi)外木制曲木產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題?！　∧静捻樇y壓縮與多維彎曲技術(shù)是木材在縱向上進(jìn)行壓縮，然后進(jìn)行多維方向的彎曲并可獲得較小彎曲曲率半徑的一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)可以拓寬木材應(yīng)用領(lǐng)域，是一項(xiàng)能夠科學(xué)、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(jiǎn)潔，同時(shí)在生產(chǎn)上既可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，又適用于小批量的個(gè)性化生產(chǎn)，必將在木制品、建筑門(mén)窗、樓梯扶手及裝飾材料等領(lǐng)域得到高效的利用。該項(xiàng)研究結(jié)果的取得，可以實(shí)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(jì)效益，因此該技術(shù)符合我國(guó)倡導(dǎo)的由粗放型向集約型方向轉(zhuǎn)化的政策，同時(shí)也是一個(gè)無(wú)污染、投資回報(bào)率高且能充分利用我國(guó)有限木材資源的先進(jìn)技術(shù)。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，必將給我國(guó)的木制品行業(yè)創(chuàng)造新的活力和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，為有效地利用木材創(chuàng)造更加廣闊的空間?！　￡P(guān)于木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)，迄今為止，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)理論的研究報(bào)道。丹麥工藝研究所下屬的木材和家具研究所經(jīng)過(guò)8年多的生產(chǎn)應(yīng)用研究，于1988年取得了突破性的進(jìn)展，并由丹麥壓縮木機(jī)器有限公司首先制造了工業(yè)用的木材縱向壓縮樣機(jī)，用于生產(chǎn)壓縮木。國(guó)內(nèi)一些企業(yè)引進(jìn)了幾臺(tái)設(shè)備，但是由于丹麥的設(shè)備對(duì)木材樹(shù)種的選擇要求比較嚴(yán)格，多數(shù)國(guó)內(nèi)樹(shù)種被排除在木材順紋壓縮的范圍之外。國(guó)內(nèi)使用這類(lèi)設(shè)備的廠家已開(kāi)始試圖利用我國(guó)生長(zhǎng)的樹(shù)種木材試驗(yàn)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(mǎn)足木制曲線(xiàn)形零件的生產(chǎn)需要。由于我國(guó)樹(shù)種和國(guó)外樹(shù)種在結(jié)構(gòu)和細(xì)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(xué)科知識(shí)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(xué)新技術(shù)之一。通過(guò)試驗(yàn)研究，作者所在的研究團(tuán)隊(duì)實(shí)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(jià)值。本書(shū)是在系統(tǒng)的科學(xué)試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上撰寫(xiě)而成的，詳細(xì)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(jī)理，順紋壓縮中應(yīng)力一應(yīng)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(yīng)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(xiàn)形零件定形處理方法、定形過(guò)程中的各種條件變化對(duì)木材彎曲定形的影響。    本書(shū)可供木材科學(xué)與技術(shù)、生物質(zhì)復(fù)合材料、木材功能性改良、木材保護(hù)、家具和木制品設(shè)計(jì)，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(zhuān)業(yè)的師生學(xué)習(xí)和參考。

書(shū)籍目錄

序前言1  緒論    1.1  木質(zhì)曲線(xiàn)形零件生產(chǎn)現(xiàn)狀    1.1.1  實(shí)木單向彎曲    1.1.2  薄板膠合彎曲    1.1.3  鋸制曲線(xiàn)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(diǎn)    1.2.2  木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用    1.2.3  木材順紋壓縮與多維彎曲技術(shù)研究難點(diǎn)  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(xì)胞壁結(jié)構(gòu)概述    2.1.1  木材細(xì)胞壁層結(jié)構(gòu)    2.1.2  細(xì)胞壁的超微結(jié)構(gòu)    2.1.3  細(xì)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(xué)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(xué)方法  2.4  木材壓縮基本理論    2.4.1  材料力學(xué)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(diǎn)  2.6  木材彎曲定形基本理論    2.6.1  木材定形機(jī)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?jī)?nèi)容和試材制備  3.1  研究?jī)?nèi)容  3.2  技術(shù)路線(xiàn)  3.3  樹(shù)種選擇與試材制備    3.3.1  樹(shù)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(yàn)和測(cè)試方法    4.1.1  水熱軟化處理    4.1.2  復(fù)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(cè)試    4.1.5  單維和多維彎曲曲率半徑測(cè)試    4.1.6  木材纖維相對(duì)結(jié)晶度測(cè)試    4.1.7  木材表面性質(zhì)的FTIR測(cè)試    4.1.8  木材化學(xué)組分測(cè)試  4.2  結(jié)果和討論    4.2.1  水熱軟化處理    4.2.2  復(fù)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(diǎn)5  木材順紋壓縮技術(shù)  5.1  試驗(yàn)和測(cè)試方法    5.1.1  木材力學(xué)指標(biāo)測(cè)試    5.1.2  木材密度測(cè)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(cè)試  5.2  結(jié)果與討論    5.2.1  木材順紋壓縮應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系    5.2.2  木材順紋壓縮應(yīng)力一應(yīng)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(diǎn)6  木材多維彎曲技術(shù)  6.1  試驗(yàn)和測(cè)試方法    6.1.1  木材力學(xué)指標(biāo)測(cè)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(cè)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(xué)分析    6.2.3  木材單維彎曲應(yīng)力一應(yīng)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(diǎn)7  木材多維彎曲定形技術(shù)  7.1  試驗(yàn)和測(cè)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(shù)脂定形    7.1.5  酚醛樹(shù)脂定形    7.1.6  定形結(jié)果的快速測(cè)試    7.1.7  彎曲木材含水率變化測(cè)試    7.1.8  微波處理的木材溫度測(cè)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(diǎn)參考文獻(xiàn)后記

章節(jié)摘錄

　　1.1.3 鋸制曲線(xiàn)形零部件　　鋸制曲線(xiàn)形零部件方法有兩種：一是直接在鋸材的配料上通過(guò)畫(huà)線(xiàn)工序，配制出曲線(xiàn)形方材毛料，然后采用銑型加工制成曲線(xiàn)形零件；二是根據(jù)生產(chǎn)的效率、曲線(xiàn)形部件的復(fù)雜程度、曲線(xiàn)形部件的曲率半徑等要求，首先采用實(shí)體木材制成實(shí)木拼板和集成材，再經(jīng)過(guò)畫(huà)線(xiàn)工序、配料和銑型加工制成曲線(xiàn)形部件。　　鋸制曲線(xiàn)形零部件生產(chǎn)和應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是：加工工藝簡(jiǎn)單，不需要專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)設(shè)備；可以按需要生產(chǎn)各種類(lèi)型的曲線(xiàn)形零部件，因此在現(xiàn)代木制品生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用?！　′徶魄€(xiàn)形零部件生產(chǎn)和應(yīng)用的缺點(diǎn)是：鋸制的曲線(xiàn)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(qiáng)度低；木材的損失率大，通常隨著制成的曲線(xiàn)形零部件曲率半徑減小，木材的損失率逐漸加大，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的鋸制曲線(xiàn)形零部件的木材平均凈料損失率高達(dá)35％～50％。

圖書(shū)封面

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