竹材具有多級復合結構,在細胞水平上,竹纖維細胞壁是一種層疊復合材料,增強體為纖維素微纖絲,木質素和半纖維素為無定形基體;在組織水平上,可將竹材視作以維管束為增強體,薄壁細胞為基體的兩相結構胞體復合材料,而維管束沿竹材稈壁徑向呈梯度分布,外密內疏,從而使竹材具有功能梯度復合材料的特點。所以,從形態(tài)學和力學的角度看,竹材具有既極其復雜又完美匹配的組織結構和力學功能。探索竹材組織結構與力學功能之間的關系,可從自然材料研究中獲得新的關于材料組成構造與強韌功能關系的認識,以優(yōu)化竹材的加工利用并為仿生材料的設計提供新的思路與理論依據(jù)。為探索竹材組織結構與力學功能之間的關系,本項目對基于微結構演化的竹材力學行為與破壞機制研究、數(shù)字散斑法用于測試竹材彈性性質的研究、天然竹纖維的物理力學性能與其組分之間的關系、竹材的韌性斷裂、竹材層間斷裂韌性的研究及節(jié)子的增韌貢獻等方面進行了研究,得到如下結果:(1)通過對竹材的拉伸、壓縮和彎曲大變形實驗,建立了其相應拉伸、壓縮和彎曲大變形應力-應變的關系,并通過顯微加載裝置對其在拉伸、壓縮和彎曲載荷下顯微結構包括竹纖維束、基本組織和維管束動態(tài)變化進行了研究。得到了竹材...

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 竹資源概況
        1.1.1 竹資源的分布
        1.1.2 竹資源的開發(fā)和應用
    1.2 竹材的構造
    1.3 竹節(jié)
    1.4 竹材的物理力學性質
        1.4.1 竹材的一般物理力學性質
        1.4.2 竹材的組分物理力學性質
    1.5 竹材的斷裂
        1.5.1 竹材橫斷
        1.5.2 竹材的層間斷裂
    1.6 研究的目的與內容
        1.6.1 研究的主要目的
        1.6.2 研究的主要內容
    1.7 小結
第2章 基于微結構演化的竹材力學行為與破壞機制研究
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 材料
        2.2.2 實驗方法
            2.2.2.1 拉伸實驗
            2.2.2.2 壓縮實驗
            2.2.2.3 彎曲實驗
        2.2.3 數(shù)據(jù)處理
    2.3 結果與分析
        2.3.1 拉伸實驗結果及其顯微結構變化特征的描述
        2.3.2 壓縮實驗結果及其顯微結構變化特征的描述
            2.3.2.1 軸向壓縮
            2.3.2.2 徑向壓縮
            2.3.2.3 弦向壓縮
        2.3.3 彎曲實驗結果及其顯微結構變化特征的描述
    2.4 小結
第3章 數(shù)字散斑法用于測試竹材彈性性質的研究
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 材料
        3.2.2 方法
    3.3 結果與分析
    3.4 小結
第4章 天然竹纖維拉伸性能的測試與研究
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 材料
        4.2.2 實驗方法
            4.2.2.1 竹纖維拉伸實驗
            4.2.2.2 纖維素含量
            4.2.2.3 微纖絲角
            4.2.2.4 結晶度
    4.3 結果與討論
        4.3.1 實驗結果
        4.3.2 分析與討論
    4.4 斷口分析
    4.5 小結
第5章 竹材橫斷過程中側裂紋擴展的能量吸收機制
    5.1 引言
    5.2 材料
    5.3 理論分析
        5.3.1 原理
        5.3.2 理論計算
    5.4 實驗驗證
    5.5 分析與討論
    5.6 小結
第6章 竹材在Ⅲ型層間斷裂韌性的測試與研究
    6.1 引言
    6.2 材料與方法
        6.2.1 材料
        6.2.2 方法
            6.2.2.1 MSCB法
            6.2.2.2 改進設計的SCB法
        6.2.3 實驗數(shù)據(jù)處理方法
            6.2.3.1 基于能量原理的柔度法
            6.2.3.2 面積法
    6.3 結果與討論
        6.3.1 MSCB法的結果與討論
        6.3.2 改進設計的SCB法的結果與討論
    6.4 與人工纖維增強復合材料(FRP)相對比
    6.5 竹材三種層間斷裂韌性的對比分析
    6.6 小結
第7章 竹節(jié)對竹材層間斷裂韌性的增韌貢獻
    7.1 引言
    7.2 材料與方法
        7.2.1 材料
        7.2.2 Ⅱ型實驗
            7.2.2.1 實驗方法
            7.2.2.2 數(shù)據(jù)處理方法
        7.2.3 Ⅲ型實驗
            7.2.3.1 實驗方法
            7.2.3.2 數(shù)據(jù)處理方法
    7.3 結果分析
        7.3.1 Ⅱ型實驗結果
        7.3.2 Ⅲ型實驗結果
        7.3.3 竹節(jié)間材與含節(jié)材差異
    7.4 小結
第8章 研究總結與展望
    8.1 研究總結
    8.2 創(chuàng)新之處
    8.3 展望
參考文獻
致謝
作者簡介
主持或參與項目情況
獲獎情況
在讀期間發(fā)表論文



本文編號：3775465