重组竹的力学性能试验

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重组竹柱长期受压性能试验研究

Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄｂａｍｂｏｏｏｌｕｍｎｕｎｄｅｒｌｏｎｇｔｅｒｍａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ
ＣＨＥＮＢｏｗａｎｇ，ＬＩＵＹｕｑｉ，ＬＹＵＷｅｉｌｅｉ，ＬＩＵＣｈｅｎｃｈｅｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄｂａｍｂｏｏｉｓａｋｉｎｄｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｔｈａｔｒｅｏｒｇａｎｉｚｅｓａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｓｂａｍｂｏｏｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｈａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｌｏｎｇｔｅｒｍｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔｏｆｔｈｅｒｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄｂａｍｂｏｏｃｏｌｕｍｎ．Ｔｈｅｌｏｎｇｔｅｒｍｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎｔｈｅｉｎｄｏｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｕｓｉｎｇｔｈｅｃｒｅｅｐａｐｐａｒａｔｕｓｔｏｌｏａｄｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｆｏｒａｌｏｎｇｔｉｍｅ，ｔｈｅｔｉｍｅｕｓｅｄｔｏｏｂｓｅｒｖｅｔｈｅｔｅｓｔｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｓ２４０ｄａｙｓ，ｔｈｅｎｗｅｈａｖｅａｃｑｕｉｒｅｄｔｈｅｆｉｒｓｔｈａｎｄｄａｔｅｓｕｃｈａｓｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｒａｔｉｏａｎｄｏｔｈｅｒｓｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｉｍｅ．Ｆｏｒｍｏｒｅｄｅｅｐａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｒｅｅｐｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄｂａｍｂｏｏ，ｔｈｅＢｕｒｇｅｒｓｍｏｄｅｌｗａｓｕｓｅｄｔｏｔｈｅｔｅｓｔ．Ｔｈｅｔｉｍｅｖａｒｙｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄｂａｍｂｏｏｃｏｌｕｍｎｓｈａｖｅｇｏｏｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｗｈｅｎｔｈｅａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｒａｔｉｏｉｓｎｏｔｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ０５，ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃｏｌｕｍｎｒｅｍａｉｎｓｍａｉｎｌｙｓｔａｂｌｅｇｒｏｗｔｈｗｉｔｈｔｉｍｅ．ＴｈｅｃｒｅｅｐｌａｗｏｆｒｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄｂａｍｂｏｏｕｓｅｄＢｕｒｇｅｒｓｍｏｄｅｌｉｓｆｉｔｔｉｎｇｗｅｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄｂａｍｂｏｏ；ｌｏｎｇｔｅｒｍｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔ；ｃｒｅｅｐｌａｗ；Ｂｕｒｇｅｒｓｍｏｄｅｌ；ｓｉｍｕｌａｔｅｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ

梁山慈竹重组竹材密度对其微观形态及性能的影响

２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，ＳｉｃｈｕａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａａｎ６２５０１４，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｔｏｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｗｉｔｈｄｅｎｓｉｔｙ
第２７卷第６期
Ｖ０１．２７Ｎ０．６
木材工业
ＣＨＩＮＡＷｏｏＤＩＮＤＵＳｒＩ１ＩＩＹ
２０１３年ｌ１月
Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２０１３
ｌ＿研巴确阱
梁山慈竹重组竹材密度对其微观形态及性能的影响
关键词：梁山慈竹；重组竹；密度；维管束
中图分类号：￥７９５．５；ＴＳ６５３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１ — ８６５４（２０１３）０６ — ００２５ — ０４
ＥｆｆｅｃｔｏｆＢａｍｂｏｏＳｃｒｉｍｂｅｒＤｅｎｓｉｔｙｏｎＶａｓｃｕｌａｒＢｕｎｄｌｅＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｄａｍａｇｅｄｅｇｒｅｅｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｄｅｎｓｉｔｙ．Ｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇａｎｄｇｒｏｕｎｄｔｉｓｓｕｅｓｗｅｒｅｄｅｓｔｒｏｙｅｄｆｉｒｓｔ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｉｎｗａｌｌｅｄｆｉｂｅｒｓ，ｔｈｅｔｈｉｃｋｅｎｃｅｌｌｗａｌｌｆｉｂｅｒｓｒｅｔａｉｎｅｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｂａｍｂｏｏ，ｒａｄｉａｌｄｉｍｅｎｓｌｅｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｖａｓｃｕｌａｒｂｕｎｄｌｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｓｈｏｗｅｄｉｍｐｒｏｖｅｄｗａｔｅｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈａｓｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ．

重组竹——可持续发展的家具优质新材料

２重组竹制造工艺要点（）重组竹的原料：１原料来源广泛，可利用各种竹子。如毛竹，应选用
南京林业大学、中国林科院木材工业研究所、浙江林学４年以上的竹子，可用不宜制造竹集成材的毛竹，也可用竹集成材生产中余下的竹梢、竹片等下脚料；竹席、重组竹从材料结构、制造工艺、设备等方面进行了深入竹帘生产中产生的废竹丝。又如淡竹、雷竹、麻竹、孝的研究，并取得了很好的成果。１８９年浙江龙游县压板顺竹、青皮竹、箭竹等小径竹，薄壁竹均是生产重组竹９
的断面尺寸，例如宽８２ｍｍ，厚０．１２～０８～．ｍｍ，长度据重组竹成品长度定。毛竹也可开片、剖分、去青，软化后进行纵向碾压制成碎裂状竹丝束，丝束纵向不断竹
化成型的一种竹质新材料，就是将竹材加工成长条状也竹篾、竹丝或碾碎成竹丝束，经干燥后铺放在模具中，经高温高压热固化而
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造板，功能性人造板蜂窝板，木塑复合材料（ＰＷＣ材）等。重组竹便是一种近年开发应用引人注目的新材料。该材料完全是中国人自主开发的新材料。８０年代后期起院和浙江林业科学研究院，以及一些竹材加工企业均对

重组竹的基体材料-概述说明以及解释

重组竹的基体材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述重组竹是一种以竹子为原料经过加工处理而制成的一种新型基体材料。

相比传统的竹材，重组竹具有更加均匀的组织结构、更优异的物理力学性能以及更广泛的应用领域。

重组竹的制备方法也在不断创新和改进中，使其能够满足不同环境和应用条件下的需求。

本文将介绍重组竹的基本特点和制备方法，并探讨其作为基体材料的优势和在实际应用中的前景。

首先，重组竹与传统竹材相比，在组织结构上更加均匀。

传统竹材受到生长环境和生长周期等因素的影响，存在着一定的结构不均匀性。

而重组竹通过特殊的加工处理，使得竹子纤维的排列更加有序，纤维之间的粘结更紧密，因此具有更高的强度和刚度。

此外，重组竹还具有较低的湿胀性和抗霉菌性能，使其能够在恶劣环境下更加稳定地使用。

其次，重组竹的制备方法也在不断创新和改进中。

目前常用的制备方法包括热压成型、化学改性和机械加工等。

热压成型是将竹材经过高温和高压的处理，使其纤维更加紧密地结合在一起，从而形成坚固的材料。

化学改性则是通过化学方法对竹材进行表面改性，增强其耐久性和防腐性。

机械加工包括切割、压制、打孔等操作，可以根据实际需求对重组竹进行形状和尺寸的定制。

最后，重组竹作为一种新兴的基体材料，具有广泛的应用前景。

在建筑领域，重组竹可以用于制作隔墙、天花板和地板等部件，其良好的力学性能和环境适应性使其能够在不同的建筑环境下发挥优势。

在家具制造领域，重组竹可以用于制作桌椅、床架等家具，其独特的纹理和自然美感受到了越来越多消费者的喜爱。

此外，重组竹还可以应用于包装、交通工具和景观设计等领域，为这些领域带来新的可能性和发展机遇。

综上所述，重组竹作为一种基体材料具有诸多优势和潜力。

本文将深入探讨重组竹的特点、制备方法以及应用前景，旨在为相关领域的科研人员和从业者提供参考和启发，促进重组竹在各个领域的应用与推广。

文章结构部分的内容应该是对整篇文章的结构进行介绍和概述。

在这一部分，可以简要说明本文的主要内容和安排，以便读者对文章有一个整体的把握。

两种树脂胶合重组竹结构材的性能比较

两种树脂胶合重组竹结构材的性能比较
一、文献综述
1. 树脂胶合重组竹结构材料
树脂胶合重组竹结构材料是利用树脂将竹材进行加工和胶合，形成具有一定强度和稳定性的新型竹材制品。

树脂胶合重组竹结构材料不仅可以利用废弃的竹材资源，还可以改善竹材的物理和力学性能，提高其使用寿命和使用范围。

目前，市面上常见的树脂胶合重组竹结构材料主要有酚醛树脂和酚醛脲醛树脂两种类型。

它们具有较好的耐水、耐腐蚀性能，能够有效延长竹材的使用寿命。

树脂胶合重组竹结构材料具有优异的物理和力学性能，比如强度高、稳定性好、耐磨损、防水防腐等特点。

与传统的木质材料相比，树脂胶合重组竹结构材料在强度、耐久性和可塑性等方面都有显著优势。

树脂胶合重组竹结构材料在建筑、家具、装饰材料和工艺品等领域有着广阔的应用前景。

树脂胶合重组竹结构材料的应用范围十分广泛。

在建筑领域，树脂胶合重组竹结构材料可以用于制作楼梯、地板、墙板、天花板等建筑构件；在家具领域，可以制作各种家具和家居用品；在装饰材料领域，可以制作各种墙面装饰板、地面装饰板和吊顶材料；在工艺品领域，可以制作竹编艺术品、雕刻艺术品等。

由此可见，树脂胶合重组竹结构材料在各个领域均有着重要的应用价值。

二、酚醛树脂与酚醛脲醛树脂的比较
1. 酚醛树脂
酚醛脲醛树脂是一种在酚醛树脂基础上经过改性得到的新型树脂胶合剂。

与传统的酚醛树脂相比，酚醛脲醛树脂在耐水性能和耐腐蚀性能上有着更好的表现。

在树脂胶合重组竹结构材料的制备过程中，酚醛脲醛树脂能够有效地提高竹材的耐久性和稳定性，使得竹材具有更好的防腐蚀和防潮性能。

酚醛脲醛树脂在一些对耐久性要求较高的领域有着广泛的应用。

重组竹的物理力学性能

Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2020, 9(8), 755-768Published Online August 2020 in Hans. /journal/hjcehttps:///10.12677/hjce.2020.98080Physical and Mechanical Properties ofBamboo ScrimberHaida Wang1, Wenbo Jia1, Yan Liu1*, Xiangyu Su21College of Civil Engineering, Yangzhou University, Yangzhou Jiangsu2Management Committee of Shanghu Innovation Zone, Nantong JiangsuReceived: Jul. 23rd, 2020; accepted: Aug. 5th, 2020; published: Aug. 12th, 2020AbstractReorganized bamboo is a new material that has been developed and developed in China for nearly ten years and has good application prospects. However, it has not been widely used in the field of building structure. The main reason is that the lack of reconstituted bamboo material meets the design requirements when designing the restructured bamboo structure. The physico-mechanical properties of the reconstituted bamboo materials were studied experimentally. The performance parameters such as density, water content, water absorption/expansion, shear strength and grain compressive strength of the reconstituted bamboo materials were obtained. The design values required for the project were compared with several major building materials. Studies have shown that the reconstituted bamboo material has excellent physical and mechanical properties, but the density is large. The material parameters are close to the TB20 grade wood in the Wood Structure Design Code, which can be used in building structures. However, the application should pay attention to the adverse effects of the reconstituted bamboo material with good water absorp-tion and large water swelling rate.KeywordsBamboo Scrimber, Physical and Mechanical, Experimental Study, Design Value, Comparison重组竹的物理力学性能王海达1，郏文博1，刘雁1*，苏相宇21扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州2上湖创新区管理委员会，江苏南通收稿日期：2020年7月23日；录用日期：2020年8月5日；发布日期：2020年8月12日*通讯作者。

竹质工程材料的力学性能试验研究

抗压弹性模量和抗压强度，并分析了两种竹质工程材料的不同破坏情况。试验结果表明：重组竹的抗弯和抗压力学性能要优于竹集成材；重组竹抗弯破坏表现为脆性破坏，竹集成材则表现出一定的延性特性；竹材的力学
性能与其本身材料性能和胶合面的力学性能有关。
关键词：重组竹；竹集成材；抗弯试验；抗压试验中图分类号：￥７８１．２文献标志码：Ａ文章编号：１６７３．９２３Ｘ（２０１７）０８．０１２２．０７
、，０１．３７Ｎｏ．８Ａｕｇ．２０１７
Ｄｏｉ：１０．１４０６７０．ｃｎｋｉ．１６．０８．０２０
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（ａ．ＨｕｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇＲｈｅｏｌｏｇｙ；ｂ．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｅｎｒｔａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉｌ，ａｒｅａｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｔｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｅｆｌｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｍｅｃｈｎｉａｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｓｈｅｌｐｆｕｌｔｏｅｘｐｎｄａｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｂｅｎｄｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｔｉｒｅｓｔｅｓｔｏｆｒｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄｂａｍｂｏｏａｎｄｇｌｕｅｄｌａｍｉｎａｔｅｄｂａｍｂｏｏａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｉｅｆｘｕｒａｌｍｏｄｕｌｕｓ，ｌｅｆｘｕｒｌａｓｒｅｔｎｇｔｈ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｍｏｄｕｌｕｓｎｄａｃｏｍｐｅｓｒｓｉｖｅｓｒｅｔｎｇｈｔｏｆＲＢｎｄａＧＬＢａｌｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ａｎｄｈｅｔｄｉｆｅｅｎｒｔｆｏｒｍｓｏｆｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒｅａｎａａｌｙｚｅｄ．ｈｅＴｅｘｐｅｒｉｍｅｎａｌｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｈａｔｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄｂｍｂａｏｏｒｅａｂｅｔｔｅｒｈａｔｎｇｌｕｅｄｌｍｉａｎａｔｅｄｂｍｂａｏｏ．Ｒｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄｂａｍｂｏｏｔａｋｅｓｏｎｂｉｔｒｔｌｅｄａｍａｇｅ，ａｎｄｇｌｕｅｄｌａｍｉｎａｔｅｄ

瞬态激励法动态测试重组竹弹性模量、剪切模量和泊松比

林业工程学报，２０２３，８（５）：７０－７８ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２３０２００８收稿日期：２０２３－０２－１２㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２３－０５－１２基金项目：２０２１年江苏省现代农业产业单项技术研发项目（ＣＸ（２１）３０４９）㊂作者简介：徐齐云，男，研究方向为木材及木质复合材料弹性常数的动态测试方法㊂通信作者：王正，男，正高级实验师㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗａｎｇ⁃ｚｈｅｎｇ６３２５８＠１６３．ｃｏｍ瞬态激励法动态测试重组竹弹性模量㊁剪切模量和泊松比徐齐云１，谷晓雨１，王正１∗，陈林碧２，许斌１，陈清平３（１．南京林业大学材料科学与工程学院，南京２１００３７；２．福建省有竹科技有限公司，永安３６６０２３；３．福建鑫恒达车厢底板有限公司，三明３６６０３５）摘㊀要：重组竹是一种竹质新材料，其是以竹束为构成单元，经干燥与施胶后于模具中胶合而成的一种型材，完全弥补了原生竹材的结构缺陷㊂重组竹拥有良好的力学性能㊁优良的质感以及较高的美学价值，且其本身为绿色环保㊁可持续供给的生物质材料，因此作为建筑材料的潜力极强㊂弹性常数是衡量重组竹作为建筑材料的力学性能重要指标，为了快速㊁简便㊁无损㊁准确地检测重组竹材料的弹性常数，分别采用自由板和悬臂板瞬态激励法动态测试了重组竹试件的弹性模量Ｅ㊁剪切模量Ｇ和泊松比μ，利用静态四点弯曲法试验验证了重组竹动态弹性模量㊁剪切模量和泊松比的准确性和可靠性，并对重组竹整板质量等级㊁均质性和尺寸效应等进行了机理分析与评价㊂结果表明，重组竹的动态弹性模量㊁剪切模量和泊松比均值分别为１１７９７ＭＰａ，１５７９ＭＰａ和０．３１１，符合ＧＢ／Ｔ４０２４７—２０２１‘重组竹“中结构用重组竹的要求㊂重组竹为各向异性材料，动㊁静态法测得的重组竹试件弹性常数一致，且本动态测试法相较于其他传统方法具有快捷㊁便利㊁重复性好和精度高等优势㊂关键词：重组竹；弹性常数；动态测试；静态验证；自由板瞬态激励；悬臂板瞬态激励；四点弯曲法验证试验中图分类号：Ｓ７８１．９㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９６－１３５９（２０２３）０５－００７０－０９Ｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔｉｎｇｏｆｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓ，ｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓａｎｄＰｏｉｓｓｏｎｓｒａｔｉｏｏｆｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｂｙｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄＸＵＱｉｙｕｎ１，ＧＵＸｉａｏｙｕ１，ＷＡＮＧＺｈｅｎｇ１∗，ＣＨＥＮＬｉｎｂｉ２，ＸＵＢｉｎ１，ＣＨＥＮＱｉｎｇｐｉｎｇ３（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ；２．ＦｕｊｉａｎＢａｍｂｏｏＶｏｙａＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｙｏｎｇａｎ３６６０２３，Ｃｈｉｎａ；３．ＦｕｊｉａｎＸｉｎｈｅｎｇｄａＣｏｍｐａｒｔｍｅｎｔＢａｃｋｐｌａｎｅＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｓａｎｍｉｎｇ３６６０３５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｍｂｏｏｉｓａｇｒｅｅｎ，ｌｏｗ⁃ｃａｒｂｏｎ，ｆａｓｔ⁃ｇｒｏｗｉｎｇ，ｅａｓｉｌｙｒｅｎｅｗａｂｌｅ，ａｎｄｄｅｇｒａｄａｂｌｅｂｉｏｍａｓｓｍａｔｅｒｉａｌ．Ａｌｔｈｏｕｇｈｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒｈａｓｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｉｔｈａｓｂｅｅｎｌｉｍｉｔｅｄｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｍｏｄｅｒｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｄｕｅｔｏｉｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｈｏｌｌｏｗａｎｄｔｈｉｎｗａｌｌｓ．Ｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｉｓａｎｅｗｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｂａｍｂｏｏｐｒｏｄｕｃｔ，ｗｈｉｃｈｕｓｅｓｂａｍｂｏｏｂｕｎ⁃ｄｌｅｓａｓｔｈｅｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｕｎｉｔａｎｄｉｓａｋｉｎｄｏｆｐｒｏｆｉｌｅｆｏｒｍｅｄｉｎｔｈｅｍｏｌｄａｆｔｅｒｄｒｙｉｎｇａｎｄｓｉｚｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｍａｋｅｓｕｐｆｏｒｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｂａｍｂｏｏ．Ｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｈａｓｇｏｏｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｔｅｘｔｕｒｅ，ａｎｄｈｉｇｈａｅｓｔｈｅｔｉｃｖａｌｕｅ，ｓｏｉｔｓｐｏｔｅｎｔｉａｌａｓａｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｐｒｏｍｉｓｉｎｇ．Ｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｃｏｎｓｔａｎｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｉｃａｔｏｒｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒａｓａｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｑｕｉｃｋｌｙ，ｓｉｍｐｌｙ，ｎｏｎ⁃ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｄｅｔｅｃｔｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｃｏｎｓｔａｎｔｏｆｔｈｅｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓＥ，ｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓＧ，ａｎｄＰｏｉｓｓｏｎｓｒａｔｉｏμｏｆｔｈｅｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｅｒｅｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙｔｅｓｔｅｄｂｙｔｈｅｆｒｅｅｐｌａｔｅａｎｄｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｐｌａｔｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅｓｔａｔｉｃｆｏｕｒ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓ，ｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓ，ａｎｄＰｏｉｓｓｏｎｓｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｂａｍ⁃ｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｇｒａｄｅ，ｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ，ａｎｄｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｂｏａｒｄｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｄｙｎａｍｉｃｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｏｆｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｆｒｅｅｂｏａｒｄ，ｆｒｅｅｂｅａｍａｎｄｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｐｌａｔｅｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙｗｅｒｅ１２０１９，１１２１６ａｎｄ１１７９７ＭＰａ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｄｙｎａｍｉｃｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｗｅｒｅ３２３０，３５５４ａｎｄ３４０１ＭＰａ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓｏｆｔｈｅｆｒｅｅｐｌａｔｅａｎｄｔｈｅｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｐｌａｔｅｗｅｒｅ１５５９ａｎｄ１５７９ＭＰａ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓｗｅｒｅ１５５１ａｎｄ１５６１ＭＰａ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｔｈｅｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｐｌａｔｅ，ｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌａｎｄｔｒａｎｓｖｅｒｓｅＰｏｉｓｓｏｎｓｒａｔｉｏｓｗｅｒｅ０．３１１ａｎｄ０．１０５，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓ，ｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓａｎｄＰｏｉｓｓｏｎｓ㊀第５期徐齐云，等：瞬态激励法动态测试重组竹弹性模量㊁剪切模量和泊松比ｒａｔｉｏｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｓｔａｔｉｃｓｙｍｍｅｔｒｉｃｆｏｕｒ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｔｅｓｔａｎｄｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｆｏｕｒ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｔｅｓｔｗｅｒｅ１２３１７ＭＰａ，１６３９ＭＰａａｎｄ０．３５１，ａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓ，ｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓａｎｄＰｏｉｓｓｏｎｓｒａｔｉｏｗｅｒｅ３４０８ＭＰａ，１４０７ＭＰａａｎｄ０．１０８，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅａｂｏｖｅｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｍｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｉｎＧＢ／Ｔ４０２４７－２０２１．Ｔｈｅｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｗａｓａｎａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｍａｔｅｒｉａｌ．Ｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｄｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔａｔｉｃｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｃｏｎｓｔａｎｔｖａｌｕｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｅｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｈａｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｆａｓｔ，ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ，ｇｏｏｄｒｅｐｅａｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒ；ｅｌａｓｔｉｃｃｏｎｓｔａｎｔ；ｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔ；ｓｔａｔｉｃｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｆｒｅｅｐｌａｔｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ；ｃａｎｔｉｌｅ⁃ｖｅｒｐｌａｔｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ；ｆｏｕｒ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｓｔ㊀㊀中国是世界最大的竹产品产出国，其竹类资源㊁竹林面积㊁竹材蓄积量㊁竹材的产出量以及竹产品对外贸易量均处世界各国之首㊂目前，竹重组材㊁重组竹地板㊁竹木复合集装箱底板等竹产品已被广泛用于市政㊁建筑㊁家具㊁水利㊁能源㊁交通㊁包装㊁体育㊁军事和休闲等领域［１］㊂竹材纤维强度高［２－３］，但由于其结构存在中空壁薄的特性，使其在现代建筑领域的运用较少㊂而重组竹是以竹束为构成单元，按顺纹组坯，经热压（或冷压）胶合而成的板材，完全弥补了原生竹材的结构缺陷，极大提高了原材料利用率，彻底改变了竹材原有的性能，具有力学性能优异㊁物理性能变化较大等特点［４－５］㊂重组竹的优异力学性能同样可满足建筑用材的需求，全球近年来在该方向的研究取得了较多成果［６－８］㊂弹性常数是描述材料力学性质的一个重要参数，对于建筑材料更为重要㊂我国现行的规范ＧＢ／Ｔ４０２４７２０２１‘重组竹“和针对结构用重组竹的ＬＹ／Ｔ３１９４２０２０‘结构用重组竹“，均根据弹性模量值对重组竹进行了产品质量分等㊂目前，静力学法［９－１１］是学术界用于测试重组竹弹性常数的主要方法㊂张俊珍等［１２］用静态拉伸试验法和静态轴压试验法对慈竹重组材的弹性模量㊁泊松比等基本力学参数进行了测试，结果表明，该重组竹的拉伸弹性模量为３２．８４ＧＰａ，压缩弹性模量为３７．７３ＧＰａ，重组竹的横纹㊁顺纹弹性模量以及泊松比变异系数均较小，表现出良好的稳定性能㊂常规的静力学方法在使用时通常存在破坏重组竹试件㊁试验过程较为烦琐等缺陷；而动态测试法在不破坏试件的基础上，可准确地㊁快捷地㊁无损地测试出材料的弹性常数，已成为当前研究的热点方向㊂因此，动态测试重组竹弹性模量㊁剪切模量和泊松比的研究工作很有必要㊂目前，重组竹弹性常数的动态测试方法主要有波速法和振动法两大类［１３－１５］㊂周先雁等［１６］采用悬臂横向自由振动法对重组竹的弹性常数进行了测定，研究分析了密度以及长厚比对弹性模量的影响，研究表明，当重组竹试件的长厚比小于１５时，利用振动法测算得到的弹性模量偏低，但弹性模量有着明显的随密度增大而增大的趋势㊂Ａｒｍａｎｄｅｉ等［１７］对竹悬臂梁的振动数据采用频谱分析，证明了频谱分析具有成本低㊁准确性高的优点㊂动态测试木质人造板弹性常数具有快速㊁简便㊁可靠性高等优点［１８－２１］，已被证明是一种常用的成功方法，其测定结果与传统静态法测定结果间有较好的一致关系㊂此外，许多研究采用概率方法研究材料的力学性能［２２－２４］㊂当前，重组竹的动态测试研究多使用悬臂法和波速法㊂前者可测试弹性模量和剪切模量，多数试验仅测试了重组竹的弹性模量，未能同时测量剪切模量，且其使用的公式未考虑尺寸效应，导致长宽比㊁宽厚比对于弹性模量㊁剪切模量的测试结果具有较大影响；后者仅可测试弹性模量，且存在应变率效应，即其强度随着应变率的提高而逐渐增大［２５］，测试对于试件尺寸有严格要求㊂根据前人研究，笔者使用自由板瞬态激励法动态测试了重组竹试件的弹性模量㊁剪切模量，并使用跨中贴片的悬臂板瞬态激励法［１８－２０］同步测试弹性模量㊁剪切模量和泊松比㊂本研究使用的测试方法考虑到尺寸效应和材料致密度的影响，试件不需要特别定制，且测得的弹性常数结果更为准确；并利用静态四点弯曲法试验验证了动态测试重组竹弹性模量㊁剪切模量和泊松比的准确性及可靠性㊂１㊀材料与方法１．１　试验材料重组竹规格为１８６０ｍｍ（长）ˑ１３１０ｍｍ（宽）ˑ１８ｍｍ（厚），福建省有竹科技有限公司生产㊂该重组竹以毛竹为基本材料，并经锯解㊁碾压㊁干燥㊁浸胶和热压等工艺加工制成㊂分别从同一张厚度为１８ｍｍ的整板中：按照平行竹束方向下料出７５６ｍｍ（长）ˑ１２６ｍｍ（宽）ˑ１８ｍｍ（厚）的纵向试件７根，记为ＡＺ试件；按照垂直竹束方向下料出７５６ｍｍ（长）ˑ１２６ｍｍ（宽）ˑ１８ｍｍ（厚）的横向试件７根，记为ＡＨ试件（图１）㊂１４根试件进行自由板瞬态激励试验和悬臂板１７林业工程学报第８卷动态试验，测量其弹性模量㊁剪切模量和泊松比㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀单位：ｍｍ图１㊀重组竹板试件下料图Ｆｉｇ．１㊀Ｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｂｏａｒｄｃｕｔｔｉｎｇｄｒａｗｉｎｇ动态测试重组竹ＡＺ㊁ＡＨ试件的弹性模量㊁剪切模量和泊松比后，各取１块纵向与横向板，将其锯成梁试件进行对称四点弯曲与非对称四点弯曲法静态验证试验㊂本次试验取ＡＺ⁃６和ＡＨ⁃５试件，均制成３８０ｍｍ（长）ˑ１８ｍｍ（宽）ˑ１８ｍｍ（厚）梁试件各５根，纵向编号为ＢＺ，横向编号为ＢＨ㊂１．２㊀测试仪器ＣＲＡＳ振动及动态信号采集分析系统；ＣＡ⁃ＹＤ⁃１２５电压式加速传感器；ＪＹ５０１电子天平；游标卡尺；钢尺；ＨＫ⁃３０感应式木材水分测试仪和橡胶锤㊂１．３㊀弹性模量㊁剪切模量和泊松比动态测试１．３．１㊀自由板弹性模量和剪切模量的动态测试自由板瞬态激励法基于欧拉梁的横向弯曲理论，得到试件的弹性模量值㊂其自由梁的一阶弯曲频率与弹性模量Ｅ的关系为：Ｅ＝０．９４６２ρｌ４ｆ２１ｂ／ｈ２（１）式中：ρ为气干密度，ｋｇ／ｍ３；ｆ１ｂ为自由梁一阶弯曲频率，Ｈｚ；ｌ为长度，ｍ；ｈ为厚度，ｍ㊂采用自由板扭转振型法中的自由板振型系数γ，计算重组竹自由板振型系数，得到剪切模量Ｇ㊂其自由板一阶扭转频率与剪切模量的关系为：Ｇ＝π２ρ（ｌ／２）２ｂ２ｆ２１ｔ／（γβｈ２）（２）式中：ｆ１ｔ为自由板一阶扭转频率，Ｈｚ；βʈ１１６１６３－３．３６ｈｂ１－ｈ４１２ｂ４æèçöø÷éëêêùûúú；ｌ／ｂ＝１８㊂自由板振型系数γ的计算公式［２６］为：γ＝７．１１５３１＋０．３５８３ｂｌ＋０．０４１７ｈｂæèçöø÷（３）其测试原理为：在距离重组竹试件一端０．２２４ｌ和０．７７６ｌ处用牛皮筋进行悬挂，实现自由梁约束方式，同时在板的角点固定加速度计连接ＣＲＡＳ振动及动态信号采集分析系统与ＳｓＣｒａｓ信号分析软件㊂通过锤击试件的角点激励板产生自由振动，由加速度计接收振动信号并转换为电信号输出㊂电信号经过调理仪放大㊁滤波后输入采集箱，经ＡＤ转换将模拟信号变为数字信号㊂经动态信号与采集分析系统软件ＳｓＣｒａｓ处理得到试件频谱及其一阶弯曲和一阶扭转频率［２６－２７］，最后经式（１）和（２）计算得到重组竹试件的Ｅ㊁Ｇ，如图２所示㊂图２㊀重组竹自由板试件的瞬态激励测试框图Ｆｉｇ．２㊀Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｔｅｓｔｆｏｒｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｆｒｅｅｂｏａｒｄ１．３．２㊀悬臂板的弹性模量㊁剪切模量和泊松比动态测试㊀㊀基于欧拉梁的横向弯曲理论，悬臂板的一阶弯曲频率与弹性模量Ｅ的关系为：Ｅ＝４８π２ｌｗｆ２１ｂ／（１．８７５４ｈ２）（４）式中，ｌｗ为悬臂外伸长度㊂悬臂板一阶扭转频率与剪切模量的关系为：Ｇ＝π２ρｌ２ｗｂ２ｆ２１ｔＣ１βｈ２－Ｃ２Ｅ（５）式中，Ｃ１㊁Ｃ２为悬臂板振型系数㊂悬臂板振型系数Ｃ１㊁Ｃ２的计算公式［２７］为：Ｃ１＝７．４８０９＋４．４６２ｂｌ－２．９９８０ｈｂ㊀（Ｒ＝０．９９１７，ｎ＝１６）（６）Ｃ２＝０．００７６３＋０．０４０３２ｂｌ－０．０５３５１ｈｂ㊀（Ｒ＝０．９６３８，ｎ＝１６）（７）悬臂板泊松比μ为：μ＝ε９０ʎε０ʎ（８）式中，ε９０ʎ和ε０ʎ分别为纵向和横向应变增量㊂在重组竹试件一端１２６ｍｍ处用夹板夹持，实现固定约束方式（图３），形成悬臂长６３０ｍｍ㊁宽１２６ｍｍ㊁厚１８ｍｍ，实现其长宽比为５㊁宽厚比为７㊂在板距离固支端０．８ｌ处安放加速度计连接ＣＲＡＳ振动及动态信号采集分析系统及其ＳｓＣｒａｓ信号分２７㊀第５期徐齐云，等：瞬态激励法动态测试重组竹弹性模量㊁剪切模量和泊松比析软件㊂图３㊀重组竹悬臂板试件的瞬态激励测试框图Ｆｉｇ．３㊀Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｔｅｓｔｆｏｒｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｂｏａｒｄ其测试原理为：锤击试件角点激励板自由振动，通过加速度计接收振动信号并转换为电信号输出，再由ＡＺ⁃８０２信号调理仪将电信号放大㊁滤波后输入采集箱，经ＡＤ转换将模拟信号变为数字信号，最后应用信号和系统分析软件ＳｓＣｒａｓ处理得到试件频谱及其一阶弯曲频率和一阶扭转频率㊂动态测试悬臂板试件的泊松比时，选择跨中贴片法，如图４所示㊂悬臂板上㊁下板面纵向应变片按半桥接法占用动态应变仪一个通道，悬臂板上㊁下板面横向应变片按半桥接法占用动态应变仪另一通道（２ｃｈ），即双通道测量㊂其应变仪的输出接信号调理仪进行放大㊁滤波，其滤波频率设置为频谱图上仅出现悬臂板一阶频率㊂图４㊀悬臂试件的应变片跨中贴片图Ｆｉｇ．４㊀Ｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅｓｐａｎｍｉｄ⁃ｐａｔｃｈｄｉａｇｒａｍｏｆａｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｓｐｅｃｉｍｅｎ１．４㊀弹性模量㊁剪切模量和泊松比的静态验证试验１．４．１㊀对称四点弯曲梁法的弹性模量和泊松比静态验证试验㊀㊀对称四点弯曲梁加载示意图如图５所示㊂在该区段内梁的上㊁下表面不存在横向应力（沿梁宽度方向）等于零的点㊂图５㊀对称四点弯曲梁加载示意图Ｆｉｇ．５㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｏｆａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｆｏｕｒ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｂｅａｍ对称四点弯曲梁（ｌ／３⁃ｌ／３⁃ｌ／３加载）在纯弯曲段的梁上㊁下表面各点的正应力为：σ＝Ｐｌ／（ｂｈ２）（９）若梁上㊁下表面中心点的纵向应变为εｘ，则根据胡克定律，其弹性模量可表示为Ｅ＝Ｐｌ／（ｂｈ２εｘ），写成便于测试的增量形式为：Ｅ＝ΔＰ㊃ｌ／（ｂｈ２Δεｘ）（１０）式中：ΔＰ为载荷增量，Ｎ；Δεｘ为纵向应变增量㊂对称四点弯曲梁（ｌ／３⁃ｌ／３⁃ｌ／３加载）在纯弯曲段的梁上㊁下表面中心点的横向应变和纵向应变测试值若分别为εｙ和εｘ，则泊松比可表示为：μ＝－Δεｙ／Δεｘ（１１）式中，Δεｙ为横向应变增量㊂在梁试件上㊁下表面中心点处粘贴９０ʎ（纵向）和０ʎ（横向）应变片，对该梁施加对称四点弯曲载荷（图５），测量中心点Ｃ的纵向应变和横向应变㊂纵向应变和横向应变测量各占应变仪一个通道，上㊁下表面０ʎ片和９０ʎ片各自采用半桥接法㊂对称四点弯曲法实施２组半桥测试，将应变片分别与桥盒连接，并将桥盒接通ＹＤ⁃２８Ａ型动态应变仪连入ＡｄＣｒａｓ信号分析系统㊂将试件置于支座上按图５所示位置定位，且安放辅助梁，使得加载点位于９０ʎ应变片的中心上方㊂分３次将１．２７５ｋｇ的砝码置于辅助梁上，为四点弯曲系统施加载荷，并在每次放置砝码后利用软件记录试件应变值，进行后续计算㊂１．４．２㊀非对称四点弯曲梁法的剪切模量静态验证试验㊀㊀非对称加载四点弯曲梁试验装置示意图如图６所示㊂非对称四点弯曲梁法测试木材剪切模量基于剪切胡克定律和矩形截面梁中性轴上点的最大剪应力计算公式，通过测量中性轴上点的剪应变推算出剪切模量㊂图６㊀非对称加载四点弯曲梁试验装置示意图Ｆｉｇ．６㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙｌｏａｄｅｄｆｏｕｒ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｂｅａｍｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅ由于梁横截面中性轴上点的剪应力τｍａｘ＝３Ｑ／（２ｂｈ），故非对称弯曲加载时梁的侧表面中心３７林业工程学报第８卷点剪应力τ＝３Ｐ／（４ｂｈ），梁侧表面中心点的剪应变γ＝ε－４５ʎ－ε４５ʎ㊂根据剪切胡克定律，其剪切模量可表示为Ｇ＝３Ｐ４ｂｈ｜ε－４５ʎ－ε４５ʎ｜，写成便于测试的增量形式为：Ｇ＝３ΔＰ４ｂｈ｜Δε－４５ʎ－Δε４５ʎ｜（１２）式中，Δε－４５ʎ和Δε４５ʎ分别为梁侧面中心点的－４５ʎ和＋４５ʎ方向的线应变，且｜Δε－４５ʎ－Δε４５ʎ｜＝２ε读数㊂若采用全桥接法，则式（１０）可写为：Ｇ＝３ΔＰ／（８ｂｈΔε读数）（１３）式中，Δε读数为全桥测量的应变增量读数㊂在梁试件的前㊁后侧表面中心点处粘贴４５ʎ应变片㊂在图６中，该梁施加非对称四点弯曲载荷，测量中心点Ｃ的剪应变㊂梁前后侧表面的＋４５ʎ和－４５ʎ应变片按全桥接法占用应变仪一个通道㊂非对称四点弯曲法实施全桥测试，将应变片分别与桥盒连接，并将桥盒接通ＹＤ⁃２８Ａ型动态应变仪，连入ＡｄＣｒａｓ信号分析系统㊂将试件置于支座上按图６所示位置定位，且安放辅助梁，使得加载点位于ʃ４５ʎ应变片的中心上方㊂分３次将１．２７５ｋｇ的砝码置于辅助梁上，为四点弯曲系统施加载荷，并在每次放置砝码后利用软件记录试件应变值，进行后续计算㊂２㊀结果与分析２．１㊀自由板弹性模量和剪切模量的动态测试结果２．１．１㊀板试件结果ＡＺ⁃１板试件频谱见图７，测算的一阶弯曲频率为１０５．０Ｈｚ，一阶扭转频率为２１０．０Ｈｚ㊂图７㊀ＡＺ⁃１频谱图Ｆｉｇ．７㊀ＡＺ⁃１Ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ通过瞬态试验测得的ＡＺ试件平均弹性模量为１２０１９ＭＰａ（变异系数５．３％）㊁剪切模量为１５５９ＭＰａ（变异系数６．６％）；测得的ＡＨ试件平均弹性模量为３２３０ＭＰａ（变异系数１８．４％）㊁剪切模量为１５５１ＭＰａ（变异系数１０．６％）㊂显然，重组竹纵向板的弹性模量约为其横向板的３．７倍，剪切模量相同㊂自由板瞬态激励法对横向板的测试结果误差较大，如表１所示，其原因主要在于重组竹的竹束铺装形态不一，有些是呈层层平行铺装状态，有些呈折叠铺装状态，故所得弹性常数变异较大㊂重组竹是由竹束单元构成，按顺纹组坯，经热压（或冷压）胶合而成的板材，其板材结构类似于实木径切板㊂竹束单元为维管束结构，其排列具有单向性，竹材的顺纹弹性模量较高，重组竹的纵向恰是顺纹方向，它不仅保留了竹材高强度的优点，还克服了竹材壁薄的缺点㊂且重组竹热压后胶黏界面主要分布在ｙｚ和ｘｚ面，决定了重组竹顺纹方向的弹性模量Ｅｘ将远大于横纹方向的弹性模量Ｅｙ，这与试验结果吻合㊂表１㊀重组竹横㊁纵向弹性模量和剪切模量Ｔａｂｌｅ１㊀Ｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｓｈｅａｒｍｏｄｕｌｕｓｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒ编号Ｅ／ＭＰａＧ／ＭＰａ编号Ｅ／ＭＰａＧ／ＭＰａＡＺ⁃１１２５９０１５６８ＡＨ⁃１３２５５１５６７ＡＺ⁃２１２１０９１５８２ＡＨ⁃２２０５８１３２１ＡＺ⁃３１１９３４１５３７ＡＨ⁃３３１０５１４５８ＡＺ⁃４１１９８９１４９１ＡＨ⁃４３２１７１４９６ＡＺ⁃５１０８４９１３９５ＡＨ⁃５３３１８１４９２ＡＺ⁃６１１７９５１６１１ＡＨ⁃６３７３７１７０８ＡＺ⁃７１２８６４１７２９ＡＨ⁃７３９１８１８１４平均值１２０１９１５５９平均值３２３０１５５１变异系数／％５．３６．６变异系数／％１８．４１０．６㊀㊀由于剪切模量是反映材料某一面内性能的弹性常数，在本试验中测得的剪切模量均为ｘｙ面的扭转剪切模量，因此与试件长度方向无关㊂２．１．２㊀梁试件结果为验证动态测试重组竹试件弹性模量和剪切模量结果的正确性和可靠性，分别从ＡＺ⁃６和ＡＨ⁃５板试件上锯切出纵梁试件ＢＺ和横梁试件ＢＨ，对其进行自由瞬态激励测试，并识别其一阶弯曲频率，计算弹性模量，其结果平均值与原板试件结果对比见表２㊂ＢＺ⁃１试件的一阶弯曲频率为３９８．８Ｈｚ，如图８所示㊂表２㊀自由梁瞬态激励测试结果与板试件对比Ｔａｂｌｅ２㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｆｒｅｅｂｅａｍｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｂｏａｒｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓ编号Ｅ／ＭＰａ编号Ｅ／ＭＰａＢＺ１１２１６（５．８％）ＢＨ３５５４（１０．０％）ＡＺ⁃６１１７９５ＡＨ⁃５３３１８差值／％－４．９差值／％－６．６㊀注：括号中为变异系数㊂下同㊂４７㊀第５期徐齐云，等：瞬态激励法动态测试重组竹弹性模量㊁剪切模量和泊松比图８㊀ＢＺ⁃１频谱Ｆｉｇ．８㊀ＢＺ⁃１ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ㊀㊀由表２可知，由ＡＺ⁃６和ＡＨ⁃５加工出的梁试件弹性模量与原板材试件相差不大，且由于横截面较小的原因，测试中未能采集到扭转频率，因此结果未体现剪切模量㊂对于梁试件也存在纵向弹性模量为横向弹性模量３．１倍的关系，与板试件结果一致㊂其中，ＢＨ试件变异系数较大，与横板试件ＡＨ的平均结果类似㊂这与重组竹的组坯方式有关，竹束顺纹组坯，导致重组竹纵向具有紧密交错的三维网状结构，而横向由于胶层较多，且分布不均，同向材料也存在一定的差距㊂且其下料位置靠近板材边缘位置的梁，相对更易变形㊂测试时，５根ＢＺ和ＢＨ梁试件的变异系数分别为５．８％和１０．０％㊂其中，在５根ＢＨ梁试件中，有３根下料位置位于原板材边缘处㊂受材质影响，其测得的一阶弯曲频率相对较小，这就导致了ＢＨ试件平均结果的变异系数相对较大㊂２．２㊀悬臂板弹性模量㊁剪切模量和泊松比的动态测试结果㊀㊀采用悬臂瞬态激励法同步测量重组竹的弹性模量㊁剪切模量和泊松比，与自由悬挂测试结果相互验证，其频谱如图９所示，得到一阶频率和对应的ｘ向㊁ｙ向应变量，并计算出相应弹性常数㊂其悬臂法与自由板法的结果对比见表３㊂图９㊀ＡＺ⁃１悬臂板频谱Ｆｉｇ．９㊀ＡＺ⁃１ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｂｏａｒｄｓｐｅｃｔｒｕｍ表３㊀悬臂板瞬态激励测试与自由板瞬态测试结果对比Ｔａｂｌｅ３㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｂｏａｒｄａｎｄｆｒｅｅｂｏａｒｄ编号Ｅ／ＭＰａＧ／ＭＰａμ自由板ＡＺ１２０１９（５．３０％）１５５９（６．６０％）悬臂板ＡＺ１１７９７（４．５２％）１５７９（３．７４％）０．３１１（１１．０１％）自由板ＡＺ与悬臂板ＡＺ差值１．８％－１．３％自由板ＡＨ３２３０（１８．４％）１５５１（１０．６％）悬臂板ＡＨ３４０１（３．４４％）１５６１（３．６０％）０．１０５（７．８９％）自由板ＡＨ与悬臂板ＡＨ差值－５．０％－０．６％㊀注：由于ＡＨ⁃２发生断裂，因此ＡＨ试件的样本容量为６㊂㊀㊀由图９可知，ＡＺ⁃１试件悬臂瞬态激励的一阶弯曲频率为２３．４４Ｈｚ，一阶扭转频率为１３１．９Ｈｚ，ｘ向应变为４．００７ε，ｙ向应变为１．０５６ε㊂由表３可知，悬臂法测得的纵向板ＡＺ弹性模量Ｅｘ为１１７９７ＭＰａ㊁剪切模量Ｇｘｙ为１５７９ＭＰａ，泊松比μｘｙ为０．３１１，横向板ＡＨ弹性模量Ｅｙ为３４０１ＭＰａ㊁剪切模量Ｇｙｘ为１５６１ＭＰａ，泊松比μｙｘ为０．１０５㊂悬臂板瞬态激励法所测得的结果与自由板瞬态激励测试法结果相吻合，相对误差在５％以内，且泊松比也存在纵向板为横向板３倍的数量关系㊂此结果表明，动态测试重组竹的Ｅ㊁Ｇ㊁μ是可行的，且测试结果准确㊂将测试结果代入各向同性验证公式Ｇ＝Ｅ／２（１＋μ），其等式不成立，因此认定重组竹为各向异性材料㊂２．３㊀弹性模量㊁剪切模量和泊松比的静态验证试验结果㊀㊀为验证动态试验重组竹试件弹性常数的准确性，本研究进行了静态四点弯曲法测试，结果如表４所示㊂此处主要对ＢＺ和ＢＨ２种梁试件的动态与静态弹性模量进行比较，且测试梁试件的静态泊松比用做判定重组竹是否各向异性的依据㊂由于对称四点弯测试中，加载实现上表面受压㊁下表面受拉，故测试结果为拉伸弹性模量和压缩弹性模量的均值，即弯曲弹性模量，而材料的纹理将会由于受力情况不同导致测得的应变量发生变化㊂为了排除竹束纹理对于重组竹弹性模量的影响，测试中将上㊁下表面定义为Ｕ面和Ｄ面进行２组试验，记为Ⅰ和Ⅱ㊂Ⅰ组试验中Ｕ面向上，Ⅱ组试验中Ｄ５７林业工程学报第８卷面向上㊂由表４可知，梁试件由对称四点弯曲试验法测得的纵向弹性模量Ｅｘ均值为１２３１７ＭＰａ，横向弹性模量Ｅｙ均值为３４０８ＭＰａ㊂纵梁弹性模量与横梁弹性模量之比为３．６ʒ１，纵梁泊松比与横梁泊松之比为３．２５ʒ１㊂测试中翻转试件上㊁下表面对于测试结果基本无影响㊂表４㊀对称四点弯测试结果Ｔａｂｌｅ４㊀Ｓｕｍｍａｒｙｏｆｓｙｍｍｅｔｒｉｃｆｏｕｒ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ编号项目ⅠⅡ平均值Ｅ／ＭＰａμＥ／ＭＰａμＥ／ＭＰａμＢＺ组平均值１２３０５０．３４７１２３２９０．３５５１２３１７０．３５１变异系数／％８．６１１０．８８７．０６１６．５７７．８０９．３４ＢＨ组平均值３４１００．１０８３４０６０．１０７３４０８０．１０８变异系数／％９．９２１５．８１１０．３３１３．７９１０．１１１３．６１㊀㊀此外，为验证动态试验的准确性，以静态非对称四点弯曲法试验测试纵㊁横向板的剪切模量Ｇ㊂梁试件由非对称四点弯试验测得的纵向板Ｇｘｙ均值为１６３９ＭＰａ，横向板Ｇｙｘ均值为１４０７ＭＰａ，测试结果相差１４．２％；Ｇｘｙ㊁Ｇｙｘ测试值的变异系数均小于９％，证实了测试的可靠性㊂２．４㊀Ｅ㊁Ｇ㊁μ动态测试和静态验证试验的对比梁试件的动态与静态测试结果如表５㊁６所示㊂表５㊀梁试件动㊁静态Ｅ测试结果Ｔａｂｌｅ５㊀ＤｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔａｔｉｃＥｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｂｅａｍｓｐｅｃｉｍｅｎｓ试件方向Ｅ／ＭＰａ差值／％自由板自由梁悬臂板对称四点弯曲自由板自由梁悬臂板纵向１２０１９（５．３％）１１２１６（５．８％）１１７９７（４．５２％）１２３１７（７．８０％）－２．４２－８．９４－４．２０横向３２３０（１８．４％）３５５４（１０．０％）３４０１（３．４４％）３４０８（１０．１１％）－５．２２４．２８－０．２１表６㊀板和梁试件动㊁静态Ｇ㊁μ测试结果Ｔａｂｌｅ６㊀ＤｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔａｔｉｃｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆＧ，μｏｆｐｌａｔｅａｎｄｂｅａｍｓｐｅｃｉｍｅｎｓ试件方向Ｇ／ＭＰａＧ差值／％μ自由板悬臂板非对称四点弯曲自由板悬臂板悬臂板对称四点弯曲μ差值／％纵向１５５９（６．６％）１５７９（３．７４％）１６３９（７．７７％）－４．８８－３．６６０．３１１（１１．０１％）０．３５１（９．３４％）－１１．４０横向１５５１（１０．６％）１５６１（３．６０％）１４０７（８．５６％）１０．２３１０．９４０．１０５（７．８９％）０．１０８（１３．６１％）－２．７８㊀㊀由表５可知，纵向试件自由板瞬态弹性模量比静态弹性模量小２．４２％，横向试件动态弹性模量比静态弹性模量小５．２２％，可认定动态自由悬挂瞬态激励测试的准确性㊂纵向试件悬臂板瞬态弹性模量比静态弹性模量小４．２０％，横向试件动态弹性模量比静态弹性模量小０．２１％，可认定动态悬臂板瞬态激励测试的准确性㊂各试验对纵㊁横两向弹性模量的测试偏差相近，证实了各试验的可靠性㊂由表６可知，自由悬挂纵向板剪切模量分别比非对称纵向梁小４．８８％，悬臂板的纵向剪切模量比非对称四点弯纵梁的剪切模量小３．６６％，而横向剪切模量的差值较大，分别相差１０．２３％和１０．９４％㊂此处使用的横向梁试件取自板试件ＡＨ⁃５，其本身动态剪切模量为１４９２ＭＰａ，与静态非对称四点弯横梁试件测得的剪切模量仅差６％，也能证明动静态吻合㊂出现ＡＨ试件平均剪切模量与非对称四点弯试件剪切模量相差较大的原因在于ＡＨ⁃５试件本身剪切模量较低，影响了由其制作的ＢＨ试件的剪切模量㊂此外，根据已有研究［２８－２９］可知，胶合强度对于材料强度也有一定影响㊂胶合界面的纤维粗糙度㊁孔隙率㊁润湿性和胶黏剂的密度都将影响力学强度㊂对于重组竹来说，其横向胶合界面密布，且竹纤维横向不受力，导致胶合强度对弹性常数（Ｅ㊁Ｇ）的影响尤为明显㊂当前，竹束表面处理仍停留于实验室阶段，实际生产中少有对竹束表面进行处理，这也导致重组竹的胶合强度变异性较大，从而影响材料的Ｅ㊁Ｇ，其中，对重组竹横向的影响更为明显㊂但根据木材领域的研究，木材等天然材料弹性常数的实测值与理论值均存在一定差异，误差一般为１５％２５％㊂因此，动静态测试结果的偏差均在１０％证实了动态测试结果的可靠性㊂比较不同材料和现有文献中有关重组竹弹性常数的测试结果（表７）［３０－３２］可知：重组竹纵向弹性模量要优于原生木材，但相比胶合木仍存在一定差距；重组竹横向弹性模量优于木材和胶合木，其６７㊀第５期徐齐云，等：瞬态激励法动态测试重组竹弹性模量㊁剪切模量和泊松比主要原因在于重组竹纤维排列紧密，且不具有胶合木中较明显的胶缝㊂重组竹剪切模量大于木材和胶合木，证明重组竹的抗剪切应变能力优于木材和胶合木㊂表７㊀相关测试结果对比Ｔａｂｌｅ７㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｒｅｌｅｖａｎｔｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ组别Ｅｘ／ＧＰａＥｙ／ＧＰａＧｘｙ／ＭＰａμｘｙμｙｘ重组竹（本研究）１２．０３．２１５５９０．３１１０．１０５重组竹［３０］１５．５３．０１３４７０．３０４０．１０５胶合木［３］１６．８１．２３４４０．４７９０．０５７云杉（径向）１１．６０．９７５００．４３００．３７０落叶松［３２］４．３１．１４６００．４１００．２３０２．５㊀重组竹的各向异性分析由重组竹横㊁纵向弹性模量和泊松比的巨大差异及其纤维排布的单向性，可见本试验中的重组竹为各向异性材料，且各试验对纵㊁横向弹性模量的测试偏差相近，证实了动态试验的可靠性㊂根据重组竹的组坯工艺可以将重组竹分为竹束和胶黏剂，竹束可细分为竹纤维（厚壁细胞组成的维管束结构）和基体（薄壁细胞）㊂根据已有研究，基体的力学性能弱于竹纤维，但优于胶黏剂㊂板材纵向为顺纹方向，其弹性模量可以理解为竹纤维㊁基体与胶黏剂固化后弹性模量的加权；而板材横向为横纹方向，其弹性模量为基体和胶黏剂的加权㊂从微观三维结构上看，竹纤维以线性结构存在，基体为蜂窝结构，二者间的界面与交接界面是整体结构的薄弱点㊂这些界面更多地存在于横纹方向，且横向竹纤维不受力，因此纵向弹性模量远大于横向弹性模量㊂此外，复合材料胶合界面不可避免地存在肉眼不可见的微型空隙，这种现象导致应力不能有效传导，在胶合界面上出现材料薄弱点，严重削弱材料弹性性能㊂对于重组竹来说，横向胶层密集排布，也将这一缺陷放大，导致变异性更强，出现同规格㊁同向试件弹性模量差距稍大现象㊂３㊀结㊀论１）使用动态测试方法测试了重组竹的纵向弹性模量㊁剪切模量和泊松比，其分别约为１１７９７ＭＰａ，１５７９ＭＰａ和０．３１１，满足ＧＢ／Ｔ４０２４７２０２１中结构用重组竹的技术要求㊂２）重组竹为各向异性材料㊂本研究中测得的重组竹纵向Ｅ㊁Ｇ变异性较小，横向力学性能变异性较大㊂其纵向弹性模量为横向的３４倍，纵向泊松比为横向的３倍，横㊁纵向的剪切模量相近㊂３）本研究将动态测试结果与静态试验结果进行比较后，观察到二者对弹性模量㊁剪切模量以及泊松比的测试结果有着很高的一致性㊂该现象验证了动态测试的准确性㊂４）动态测试重组竹弹性常数的方法相比于传统测试方法具有快速㊁简便㊁重复性好和精度高的优点㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］ＭＩＭＥＮＤＩＬ，ＬＴＤＡ，ＬＯＲＥＮＺＯＲ，ｅｔａｌ．Ａｎｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｄｉｇｉｔａｌｗｏｒｋｆｌｏｗｔｏｄｅｓｉｇｎ，ｂｕｉｌｄａｎｄｍａｎａｇｅｂａｍｂｏｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０２２，２（１）：００００１１．ＤＯＩ：１０．５４１１３／ｊ．ｓｕｓｔ．２０２２．００００１１．［２］ＳＵＪＷ，ＣＯＬＬＥＧＥＮＴＶ，ＬＩＨＴ，ｅｔａｌ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆａｎｏｆｆｉｃｅｂｕｉｌｄｉｎｇｗｉｔｈｌａｍｉｎａｔｅｄｂａｍｂｏｏｌｕｍｂｅｒ［Ｊ］．ＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０２１，１（２）：００００１０．ＤＯＩ：１０．５４１１３／ｊ．ｓｕｓｔ．２０２１．００００１０．［３］陈礼辉，曹石林，黄六莲，等．竹纤维素的制备及其功能化材料研究进展［Ｊ］．林业工程学报，２０２１，６（４）：１－１３．ＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２１０４０１１．ＣＨＥＮＬＨ，ＣＡＯＳＬ，ＨＵＡＮＧＬＬ，ｅｔａｌ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｂａｍ⁃ｂｏｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２１，６（４）：１－１３．［４］于文吉．我国重组竹产业发展现状与趋势分析［Ｊ］．木材工业，２０１２，２６（１）：１１－１４．ＤＯＩ：１０．１９４５５／ｊ．ｍｃｇｙ．２０１２．０１．００５．ＹＵＷＪ．Ｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍ⁃ｂｅｒｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＷｏｏｄＩｎｄｕｓｔｒｙ，２０１２，２６（１）：１１－１４．［５］杨峰．竹重组材／ＯＳＢ复合材料工艺研究与性能预测［Ｄ］．北京：中国林业科学研究院，２０１４．ＹＡＮＧＦ．ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒａｎｄＯＳＢｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｎｄｉｔｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，２０１４．［６］ＺＨＡＮＧＪＬ，ＬＩＹＳ，ＬＩＵＲ，ｅｔａｌ．Ｅｘａｍｉｎｉｎｇｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｌｉｐｐａｇｅａｔｓｔｅｅｌ⁃ｂａｍｂｏｏｉｎｔｅｒｆａｃｅ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１８，１９４：５８４－５９７．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｃｏｍｐｓｔｒｕｃｔ．２０１８．０４．０３７．［７］ＤＡＵＬＥＴＢＥＫＡ，ＬＩＨＴ，ＸＩＯＮＧＺＨ，ｅｔａｌ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｍｅ⁃ｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｌａｍｉｎａｔｅｄｂａｍｂｏｏｌｕｍｂｅｒ［Ｊ］．Ｓｕｓ⁃ｔａｉｎａｂｌｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０２１，１（１）：０００００４．ＤＯＩ：１０．５４１１３／ｊ．ｓｕｓｔ．２０２１．０００００４．［８］关明杰，朱一辛，张心安．重组木与重组竹抗弯性能的比较［Ｊ］．东北林业大学学报，２００６，３４（４）：７．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－５３８２．２００６．０４．００３．ＧＵＡＮＭＪ，ＺＨＵＹＸ，ＺＨＡＮＧＸＡ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｂｅｎｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｃｒｉｍｂｅｒａｎｄｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈ⁃ｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００６，３４（４）：７．［９］ＷＡＮＧＴ，ＤＩＪ，ＺＵＯＨ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｂｅｎｄｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｇｌｕｌａｍｂｅａｍｓｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｗｉｔｈｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａ⁃ｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＩｎｔｅｇｒｉｔｙ，２０２１，１３（１）：４４－５６．［１０］戴靓，陈华山，余肖红．重组竹材结构连接性能的研究进展［Ｊ］．浙江林业科技，２０１６，３６（４）：８１－８４．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－３７７６．２０１６．０４．０１６．ＤＡＩＬ，ＣＨＥＮＨＳ，ＹＵＸＨ．Ａｄｖａｎｃｅｏｎｊｏｉｎｔｔｙｐｅｓｏｆｒｅｃｏｍ⁃ｂｉｎｅｄｂａｍｂｏｏｔｉｍｂｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅｊｉａｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＳｃｉｅｎｃｅ７７。

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确定了碳化和非碳化两种材料的顺纹抗拉、抗压强度及弹性模量。试验结果显示：重组竹顺纹拉伸应力一应
变呈线性关系；重组竹顺纹压缩应力一应变关系则经历了弹性阶段、弹塑性阶段与塑性破坏阶段；２种材料的
抗拉强度均大于抗压强度：碳化重组竹的拉伸和压缩试验都表现出材料的脆性性质，破坏无预兆；非碳化试
竹
～一黼蛾一
图２碳化试件破坏Ｊ髟念
变／％图３碳化组１抗拉试验应力一变曲线
２．２非碳化重组竹
非碳化试件的拉伸试验破坏形态如图４所示，图５为非碳化重组竹顺纹方向抗拉应力一应变曲线。由图７中数据结合Ｘｔ￣（１）、（２）计算出非碳化重组竹抗拉弹性模量和抗拉强度，计算结果如表２所示。
２．３试验结果分析
３与５分别为碳化重组竹抗拉试验』、一／、变Ｉｆｆｆ线非碳化纠ｌ竹‘抗拉试验应力一／、变曲线，【｛Ｉ３＿．ｊ５Ｉ—Ｊ以看，币纰竹顺纹拉仲力变线性变化。
１付找达剑由壹人１＿ＩＩｆ＿ｆＩ、ｆ，什随 ‘Ｊ：吆Ｉ促的竹材断裂声，试件沿横截ｌ发生脆性断裂两种纠．竹批ｆＩＩ１验做坏模』较人片。山２可知，碳化后的重绀竹断裂＿【『ｌ较为Ｆ整，ｔＩ．直于材料顺纹方，儿ｆｔｌ ‘条线，这址… ｊ侄制作组竹的过ｆ改变１厂竹材【人ｊ的吸水大人降低了材料的变肜能／『Ｊ所敛。从图４ｗ，Ｉｔ－碳化Ｉ，ｆ，Ｊ重组竹试件断裂嘶纹向仃２个变义ｆＩ＇，ＪＩＯ，￣斜角彤成一个“Ｖ” 彤，断裂¨“参不齐。埘比２种材料的力一麻变曲线ｎ以 ‘出，跌化材料的极限拉Ｊ及拉变较碳化材料略人，这点ｕ三ｊ托Ｉ试验的破坏彤念合。
Ｖｂ１．３０ＮＯ．２Ｊｕｎ．２０１８
重组竹的力学性能试验
李频
（中南林业科技大学土木工程学院，湖南长沙，４１０００４）
摘要：为了了解重组竹的破坏机理及应力一应变关系，对碳化与非碳化重组竹进行了单轴方向的拉、压试验，
重组竹的物理、材料力学性质对于其加工、处理、利用以及发展都具有重大意义。本文参考ＡＳＴＭＤ１４３—０９试验标准进行重组竹的力学性能试验，得到其顺纹抗拉和抗压弹性模量及其强度，为重组竹材
通信作者：李频，３８０３２７５３４＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。收稿日期：２０１８－０３－２２
第２期
奎塑：重塑笪堂＿鱼堕
５５
图４
化ｆ１‘破坏形念
１４０１２０
表２｛ｌ－ｔ￣４ｔ￣Ｉｔ１＇Ｊ
抗托试验结
／ＭＰａ
ｌＯＯ
８０
至６０
４０
２０
０Ｏ
０３０．６０．９１．２１．５
变／％
图５碳化竹抗验Ｊ力一变ｌｆＩＪ线
竹材具有生长快、产量高、轻质高强、韧性好、刚度大等特点【卜引，是一种历史悠久的天然建材【４Ｊ０重组竹是一种将竹材碾压加工成以纵向不断裂、松散而交错相连的竹丝束为基本单元，通过干燥、浸胶、组坯、热压固化而成的一种高强度、高密度、材质均匀的新型竹质工程材料［５－１１Ｊ。但是竹材中含有丰富的营养物质和水分，在保存和使用中很容易发生虫蛀、霉变和腐朽等情况，降低了竹材的利用率。经过高压碳化及防腐处理的重组竹，不易遭虫蛀和发生霉变与腐朽，经久耐用，并且具备含水率低、密度大、变形小、硬度高、抗白蚁等特点。
件达到极限受压承载力后并未立即破坏，仍保持一定的承载能力；且碳化后的重组竹弹性模量与强度均小于
非碳化重组竹。
关键词：重组竹；碳化；力学性能；脆性破坏
中图分类号：ＴＵ３６６．１
文献标志码：Ａ
２纹方向的拉伸试验
试件构型与尺寸如图１所示。碳化拉伸试件编号依次为ＬＣ１￣ＬＣ５，非碳化拉伸试件编号依次为Ｌｌ～Ｌ５。试验时，试件被紧同在２个夹具之间，试件轴线平行于两夹具的轴线，以避免偏心受拉或扭转。以１ｍｍ／ｍｉｎ的加载速度位移控制单调加载。
７为碳化组竹顺纹，Ｊ‘阳抗』
力一戍变【ｆｆ｛线。巾７
ｆ，数结合』（３）、（４州 ‘好 …碳化竹抗儿弹性模避、ＬＵ＃０极限受强度和抗Ｊｆｊ强度，汁并结果如
为试件厚度：下标ｔ表示受拉。
２．１碳化重组竹
一一一驸～一一一
碳化试件的拉伸试验破坏形态女¨图２所示，图３为碳化重组竹顺纹方向抗拉应力一应变曲线。由图
３中数据结合式（１）、（２）计算出碳化重组竹抗拉弹性模量和抗拉强度，计算结果如表１所示。
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塑壹兰堕兰塑！鱼鏊兰２
料的合理利用提供有效的理论依据。
三！
１材料与设备
试验原材料采用桃花汀牌重组竹材产品，该产品选用５年以上竹龄的优质楠竹做材料，经选材、蒸煮、烘干、热压等工艺制作而成。
参照ＡＳＴＭＤ１４３—０９试验标准将重组竹原材料加工制作成拉伸与缩试件，每个类型的平行试件５个，并制定材性试验方案，试验设备为３０ｔ的万能电子试验机。首先将试件依次编号，用游标卡尺测量试件的截面尺寸，精确至０．１ｍｍ，并进行参数录入。然后，标明引仲计２个刀口的安装位置，将试件绑｝：引伸计并安装在加载设备的上、下两支座问，调整试件的位置，在试验前对试件进行预拉、压以消除加载装置的问隙对试验的影响。
Ｅｃ＝Ｐ／（ｂｔＡｅ，）；
（３）
ｃｒｃ＝尸．／（ｂｔ）。
（４）
』ＩＩ·：Ｐ为线受爪阶段的简载增 △。为线受阶段的变增：Ｐ为破坏荷载：６、，为试件横械
… Ｊ、、ｊ：卜｝，Ｊ：ｃ，ｊ受Ｊ１ｉ。
３．１碳化重组竹
碳化试什的缩破坏形态如６所ｌ，Ｊ，
２５
Ｒ４４４
９５
厚度５０
图１顺纹方向的抗拉试件（单位：ｍｍ）
试件的顺纹抗拉弹性模量和强度分别为：
Ｅｔ＝Ｐ／（ｂｔＡｅ）；
（１）
＝Ｐ／（ｂｔ）。
（２）
式中：Ｐ为线性受拉阶段的荷载增量；Ａｔ为线性受拉阶段的应变增最；Ｐ为破坏荷载；ｂ为试件宽度；，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｓｔｒｅｓｓ·ｓｔｒａｉｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒ，ｕｎｉａｘｉａｌｔｅｎｓｉｌｅａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔｓａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｃａｒｂｏｎｉｚｅｄａｎｄｎｏｎ—ｃａｒｂｏｎｉｚｅｄｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓ—ｓｔｒａｉｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｉＳｌｉｎｅａｒ，ａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｇｏｅｓｔｈｒｏｕｇｈｅｌａｓｔｉｃｓｔａｇｅ，ｅｌａｓｔｉｃ—ｐｌａｓｔｉｃｓｔａｇｅａｎｄｐｌａｓｔｉｃｆａｉｌｕｒｅｓｔａｇｅ．Ｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｔｗｏｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔｓｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｉｚｅｄｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｏｕｔｏｂｖｉｏｕｓｏｍｅｎｏｆｄａｍａｇｅａｎｄｔｈｅｎｏｎ－ｃａｒｂｏｎｉｚｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｒｅｎｏｔｄｅｓｔｒｏｙｅｄｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙａｆｔｅｒｔｈｅｙｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｃａｐａｃｉｔｙ，ｂｕｔｓｔｉｌｌｍａｉｎｔａｉｎａｃｅｒｔａｉｎｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ；ａｎｄｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｉｚｅｄｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒａｒｅｂｏｔｈｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｔｈｅｎｏｎ．ｃａｒｂｏｎｉｚｅｄｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｍｂｏｏｓｃｒｉｍｂｅｒ；ｃａｒｂｏｎｉｚｅｄ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｂｒｉｔｔｌｅｆａｉｌｕｒｅ