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多尺度木材力学性能及失效机理分析

目录

文档概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.3主要研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.4技术路线与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

1.5论文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

木材结构特征与多尺度表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.1木材基本组成与宏观结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.1.1树木器官构造．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.1.2木材纤维方向性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

2.2木材微观结构特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

2.2.1细胞壁层次与组分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

2.2.2细胞间连接方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.3木材细观结构模型构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.3.1常用结构简化模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

2.3.2等效材料参数获取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

木材力学性能测试方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

3.1宏观力学性能测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

3.1.1静态拉伸与压缩试验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．99

3.1.2弯曲与剪切试验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．101

3.2微观力学性能测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103

3.2.1单根纤维拉伸试验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．105

3.2.2细胞模型材料试验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．106

3.3动态与疲劳性能测试简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．108

3.3.1动态模量测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．110

3.3.2疲劳损伤特性评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112

木材宏观与细观力学性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．113

4.1不同宏观力学指标测定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．114

4.1.1拉伸强度与弹性模量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．116

4.1.2压缩强度与弹性模量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．117

4.1.3弯曲强度与刚度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．119

4.2细观尺度力学行为研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．121

4.2.1纤维方向性对性能影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122

4.2.2细胞壁厚度与力学响应．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．125

4.3多尺度性能关联性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．126

4.3.1宏观性能的细观机制解释．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．130

4.3.2细胞级参数对宏观性能的预测．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．131

木材在载荷作用下损伤演化规律．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132

5.1宏观损伤