宣纸的力学行为研究 The Research on Mechanical Behavior of Xuan Paper.pdfVIP

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宣纸的力学行为研究 The Research on Mechanical Behavior of Xuan Paper

宣纸的力学行为研究 高慧邵卓平 (安徽农业大学林学与园林学院,合肥230036) 摘要:以宣纸为研究对象,对它在拉伸过程中产生的应力一应变特性进行详细研究。 结果表明:断裂应力随着拉伸速度的增加而增加,但拉伸速度对断裂应变没有 明显的趋向性影响;不同品种的宣纸应力一应变曲线不同,含长纤维多的特种 净皮断裂应力和应变最大,棉料的断裂应力和应变最小;宣纸横向的断裂应力 和应变比纵向的大,在相同的应力下,横向的应变小于纵向;宣纸的含水率影 响纸的弹性和可塑性,随着水分增加,弹性逐渐降低,可塑性逐渐增加,断裂 应力随着水分的增加而下降;宣纸具有粘弹性的特点,在拉伸作用下发生的形 变包括弹性形变、粘弹性形变和塑性形变。 关键词:宣纸应力 应变 宣纸以薄、密、轻、绵、韧、软、细、洁、 宣纸工业的发展,为科学指导宣纸的生产和使用 白,独树一帜,素有“纸中之王”的美誉,故以 提供一定的理论依据。 国宝盛名。在自然环境中具有适应伸长或收缩的 能力,它不怕折揉,可以重新装裱,即使折揉多 1实验原料与方法 次,一经装裱便能整洁如新,宣纸的这种特性, 便不少外国友人感到惊讶…,所以有必要研究它 1.1实验原料 的力学行为。力学行为是宣纸的重要性质之一, 宣纸是一种纸的总称,宣纸的品种繁多,若 传统的纸页力学行为主要考虑其最终破坏时的强 按使用来分有生宣、熟宣、加工宣三类,其中生 度,如裂断长、撕裂指数和湿强度等,但在实际 宣是目前产量最大、使用最多的一种。所谓生 使用中,宣纸作为书法和绘画的材料,在悬挂过 宜,就是生产出的白纸,没有经过再加工,其吸 程中,一直是在载荷的作用下,产生由小到大的 水性、润墨性很强,可直接用于泼墨画、写意 伸长‰引,最终导致图像变形。因此从实用的观 画、油画和书法,也可用来套印木刻或印刷木版 点出发,纸在断裂以前的状况比在断裂时的强度 水墨画等,笔触层次清晰,于干、湿、浓、淡之 更为重要,因为把纸使用到破裂的程度还是少见 间变幻无穷Ill。生宣按原料配比不同又分为特种 的。 净皮、净皮和棉料三大类,特种净皮中檀皮浆与 宣纸的力学行为可以通过其应力一应变曲线 潦草浆的配比为8:2,净皮中檀皮浆与潦草浆的 来反映,应力是指承载材料在单位面积上所承受 配比为6:4,棉料中檀皮浆与潦草浆的配比为 的力。材料受力方式不同,其形变方式也不同, 4:6,本论文所研究的宣纸为生宣,来自中国宣 宣纸在使用中主要受到的外力是拉伸产生的拉应 纸集团公司。顺着隐约竹帘纹方向定为纵向,垂 力,拉应力变为单位长度上的伸长,又叫伸长 直竹帘纹方向定为横向。 率。为此本文对宣纸的应力与应变的关系做了一 1.2实验方法 系列的探讨,从而更好地掌握宣纸的性质,推动 纸张应力、应变的测定是将宣纸裁成200mm 2008年06月 43— 万方数据 ×30mm大小的纸条,夹在自制的夹具上,基本可 防止纸张在夹具中打滑,同时又不会夹坏纸 张。为提高测试精度,拉伸实验在微机控制的 万能材料力学试机(WDW一100)进行,采用200N 的传感器,使力分辨率可达8×10~N,位移分辨 率为10-2mm。 2结果与讨论 图1不同加载速度对宣纸断裂应力的影响 2.1不同加载速度对断裂应力和应变的影响 以净皮宣纸纵向为例,在环境温度为120C, 湿度为70%的条件下,采用恒速拉伸法,测试不 同加载速度对断裂应力和应变的影响,每个速度 做了5个平行实验,取平均值,其结果见图l一图 3。从图1中可以看出,断裂应力随着拉伸速度的 增加而增加,材料的强度具有明显的时间依赖 性,因为拉伸速度越大,纸张承受力的时间越

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