竹材具有多級復(fù)合結(jié)構(gòu),在細(xì)胞水平上,竹纖維細(xì)胞壁是一種層疊復(fù)合材料,增強體為纖維素微纖絲,木質(zhì)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(xì)胞為基體的兩相結(jié)構(gòu)胞體復(fù)合材料,而維管束沿竹材稈壁徑向呈梯度分布,外密內(nèi)疏,從而使竹材具有功能梯度復(fù)合材料的特點。所以,從形態(tài)學(xué)和力學(xué)的角度看,竹材具有既極其復(fù)雜又完美匹配的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)功能。探索竹材組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)功能之間的關(guān)系,可從自然材料研究中獲得新的關(guān)于材料組成構(gòu)造與強韌功能關(guān)系的認(rèn)識,以優(yōu)化竹材的加工利用并為仿生材料的設(shè)計提供新的思路與理論依據(jù)。為探索竹材組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)功能之間的關(guān)系,本項目對基于微結(jié)構(gòu)演化的竹材力學(xué)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(zhì)的研究、天然竹纖維的物理力學(xué)性能與其組分之間的關(guān)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(jié)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(yīng)拉伸、壓縮和彎曲大變形應(yīng)力-應(yīng)變的關(guān)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(jié)構(gòu)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(xué)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(yīng)用
    1.2 竹材的構(gòu)造
    1.3 竹節(jié)
    1.4 竹材的物理力學(xué)性質(zhì)
        1.4.1 竹材的一般物理力學(xué)性質(zhì)
        1.4.2 竹材的組分物理力學(xué)性質(zhì)
    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(nèi)容
        1.6.1 研究的主要目的
        1.6.2 研究的主要內(nèi)容
    1.7 小結(jié)
第2章 基于微結(jié)構(gòu)演化的竹材力學(xué)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(jié)果與分析
        2.3.1 拉伸實驗結(jié)果及其顯微結(jié)構(gòu)變化特征的描述
        2.3.2 壓縮實驗結(jié)果及其顯微結(jié)構(gòu)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(jié)果及其顯微結(jié)構(gòu)變化特征的描述
    2.4 小結(jié)
第3章 數(shù)字散斑法用于測試竹材彈性性質(zhì)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(jié)果與分析
    3.4 小結(jié)
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(jié)晶度
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 實驗結(jié)果
        4.3.2 分析與討論
    4.4 斷口分析
    4.5 小結(jié)
第5章 竹材橫斷過程中側(cè)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(jié)
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(shè)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(jié)果與討論
        6.3.1 MSCB法的結(jié)果與討論
        6.3.2 改進設(shè)計的SCB法的結(jié)果與討論
    6.4 與人工纖維增強復(fù)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(jié)
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(jié)果分析
        7.3.1 Ⅱ型實驗結(jié)果
        7.3.2 Ⅲ型實驗結(jié)果
        7.3.3 竹節(jié)間材與含節(jié)材差異
    7.4 小結(jié)
第8章 研究總結(jié)與展望
    8.1 研究總結(jié)
    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