高能微波处理辐射松木材的抗弯力学性能与损伤演化特征

编号 zgly0001743105

文献类型 期刊论文

文献题名 高能微波处理辐射松木材的抗弯力学性能与损伤演化特征

作者 邢雪峰  李善明  金菊婉  林兰英  周永东  傅峰 

作者单位 南京林业大学材料科学与工程学院  中国林业科学研究院生态保护与修复研究所  中国林业科学研究院木材工业研究所 

母体文献 北京林业大学学报 

年卷期 2022,44(8)

页码 107-116

年份 2022 

分类号 S782.31  S781.29 

关键词 辐射松木材  高能微波处理  弯曲力学性能  损伤演化  声发射特征 

文摘内容 【目的】探究高能微波处理对木材抗弯弹性模量、抗弯强度和弯曲塑性功的影响,并阐明处理材在静态弯曲载荷过程中的损伤演化与破坏规律。【方法】利用高能微波设备,采用60、80、100 kW·h/m~3这3组微波能量密度水平对含水率为50%~70%的辐射松锯材进行处理。在声发射(AE)系统的实时监测下进行三点弯曲抗弯弹性模量、抗弯强度和弯曲塑性功的测试,并且结合试件断裂破坏截面形貌与AE参数特征分析对比处理材与未处理材在不同加载阶段的损伤演化。【结果】未处理材抗弯弹性模量和抗弯强度平均值分别为5520和61.7 MPa,高能微波处理材的抗弯弹性模量和抗弯强度平均变化率均小于10%。但高能微波处理均显著提高了木材的弯曲塑性功。相较于未处理材,60和100 kW·h/m^(3)处理材的弯曲塑性功分别提高了12%和16%;而80 kW·h/m^(3)处理材的弯曲塑性功最大,相较于未处理材的提高了22%。AE测试结果显示:随着微波能量密度的增加,处理材AE信号首次出现时间不断提前,首个损伤稳定增长阶段的持续时间、塑性变形阶段的累计振铃计数增长速率、幅度和能量活跃度逐渐增加。由此表明,在弯曲载荷作用的过程中,处理材拥有更高的损伤增长速率与应力重组效率,细胞壁产生了更多的屈曲与坍塌破坏,木材内部裂纹迅速扩展,减弱了应力集中效应,因而在一定程度上增加了木材弯曲塑性功。试件破坏形貌验证了AE测试结果,与未处理材相比,处理材的拉伸区域、中性层与压缩区域的断面形貌更加粗糙。【结论】适当的高能微波处理可在仅小幅改变木材抗弯弹性模量、抗弯强度的前提下,显著提高木材弯曲塑性功,将为高能微波处理材的应用提供新思路。研究方法与结果能够有效地展示高能微波处理材的损伤演化特征,并将为木质材料损伤演化的相关研究提供参考。