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溫濕度場中木材正交異向黏彈性體系表征與模型構建
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| 發(fā)布日期：2021/3/8
來源：網(wǎng)絡 |
黏彈性是影響木材加工和利用的關鍵特性，木材構造各向異性以及所處溫濕度場和應力場條件對其黏彈行為具有決定性作用。因此，研究并闡明木材正交異向黏彈性的濕熱效應機制，對深入認識木材性質、合理并高效利用木材具有重要價值。
中國林科院木材工業(yè)研究所蔣佳荔副研究員及研究團隊在國家自然科學基金（批準號：31570548）的資助下，將材料內因（紋理方向、含水率）和環(huán)境外因（溫濕度、載荷特性）相結合，在系統(tǒng)表征木材正交異向黏彈性的基礎上，揭示濕熱耦合作用對細胞壁組分和結構的影響規(guī)律，從分子水平上闡明木材黏彈性的濕熱效應機制，建立了黏彈性本構模型。從木材線性黏彈性區(qū)域的臨界應變值入手，闡明了木材線性黏彈區(qū)域的臨界應變值隨溫度升高呈現(xiàn)減小的變化趨勢；揭示了吸著水分子的存在增加木材細胞壁化學成分之間的黏著力，木質素發(fā)生濕熱軟化可以引起線性黏彈區(qū)域變窄的規(guī)律；揭示了木材黏彈行為的正交異向性與細胞壁微纖絲的取向關系，闡明了疏水性、高位阻的微纖絲與親水性的Matrix（半纖維素和木質素）在軸、橫向受載時的異步性響應及其引發(fā)的壁層滑移，建立了細胞壁松弛時間與水分狀態(tài)/含量的對應關系。
該研究構建了基于平衡含水率、溫度、載荷類型和形變模式的12組獨立黏彈性參數(shù)的木材正交異向黏彈性應變方程組及其三維變形體；提出了機械吸濕蠕變的應變分解方法，實現(xiàn)了量化表征機械吸濕效應，進而豐富和發(fā)展了木材流變學的基礎理論，對優(yōu)化木材濕熱處理技術具有重要的理論指導意義。
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