木構(gòu)件釘結(jié)合持久蠕變研究畢業(yè)論文-預(yù)覽頁
【正文】 它的每個(gè)聚合單體都獲得足夠的能量來減弱相互間的吸引力并激發(fā)內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)。連接是木結(jié)構(gòu)重要的組成部分,而釘連接具有充分的緊密性和韌性,制作簡單,安全可靠,是木結(jié)構(gòu)中常用的一種連接。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外的專家一直致力于對(duì)金屬的持久蠕變性能的研究。 研究目的、意義釘結(jié)合是一種操作簡便的連接方式，被廣泛應(yīng)用于我國傳統(tǒng)木工和現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑中，過去使用的釘主要主要是木釘和竹釘，現(xiàn)在主要采用金屬釘，包括只直釘、螺釘?shù)取Ｄ静募澳举|(zhì)材料都是粘彈性材料，釘結(jié)合也將表現(xiàn)粘彈性[10]。 課題研究創(chuàng)新點(diǎn)a、首次對(duì)木構(gòu)件的釘結(jié)合持久蠕變進(jìn)行研究；b、首次研究不同環(huán)境條件下釘結(jié)合的蠕變特性規(guī)律。作為純粘性質(zhì)點(diǎn)的元件一般是阻尼，其特性為形變速率與施力的大小成正比（符合dεdt=ση 關(guān)系）。 Maxwell、Kelvin、Burgers模型最簡單的組合是一個(gè)彈性元件和一個(gè)粘性元件串聯(lián)或并聯(lián)起來。Maxwell模型（a）受拉伸應(yīng)力σ時(shí)，彈簧和阻尼器中產(chǎn)生的應(yīng)力是相等的。σ=σS+σD （5）所以 ，或?qū)憺橐话阈问剑?…（6）Maxwell模型由一個(gè)彈簧和一個(gè)阻尼器串聯(lián)而成，所以蠕變特性實(shí)際是上符合粘性元件特性的，即具有長時(shí)間的粘性流動(dòng)。粘性元件逐漸伸長同時(shí)負(fù)荷逐漸降低，而彈簧則逐漸收縮，直至趨于完全恢復(fù)。Kelvin基本體模型在恒定應(yīng)變的載荷條件下，粘性元件作用不再存在，形變?yōu)閱渭儚椈蔂顟B(tài)下的應(yīng)力響應(yīng)，故不會(huì)有松弛。伸長ε則為二者之和，彈簧中： Kelvin模型中： 對(duì)上式微分后帶入各關(guān)系式： (8)（b）為Maxwell標(biāo)準(zhǔn)線性固體，表示彈簧和Maxwell基本體模型并聯(lián)的情況。由于界面材料包括膠粘劑及木材淺表層和碳纖維層，其中木材和膠粘劑均為典型的粘彈性材料，因此界面具有典型的高分子所具備的粘彈性。（2）試驗(yàn)中的蠕變曲線都反映出應(yīng)變隨時(shí)間增大而增大的趨勢(shì)，因此流變模型中應(yīng)包括粘性元件。（3）當(dāng)施加應(yīng)力水平后，應(yīng)變隨時(shí)間增大，存在著塑性變形，所以流變模型應(yīng)包括塑性元件。其蠕變變形由三個(gè)部分組成：第一部分是彈性變形，第二部分是延遲彈性變形，這種變形是隨時(shí)間而變化的，可以用彈簧和阻尼器并聯(lián)起來去模擬，第三部分是高分子的相互滑移引起的粘性流動(dòng)，可以用一個(gè)阻尼器模擬。 burgers模型選用 木材蠕變曲線3階段圖一般而言。第三階段為試件達(dá)到破壞前應(yīng)變速率呈加速增長的第三期蠕變，這種蠕變將導(dǎo)致試件迅速破壞。Burgers蠕變模型由Kelvin模型與 Maxwell模型串聯(lián)而成。膠合板，7層?！?；溫度均勻度：177。本試驗(yàn)欲通過不同材料在相同應(yīng)力水平不同溫濕度、相同溫濕度不同應(yīng)力水平的蠕變曲線測試，采用相關(guān)蠕變模型分析釘在持久作用力下的蠕變特型。螺釘固定：用螺絲刀將螺釘小心擰如孔內(nèi)，保證釘?shù)墓P直，SPF擰入深度為25mm，膠合板為18mm。 4 試驗(yàn)結(jié)果與分析 試驗(yàn)現(xiàn)象a、試件在鋸切時(shí)沿順紋方向的木材較沿橫紋方向的難鋸切，橫紋方向毛刺多。d、取出試件，觀察到試件表面與釘結(jié)合處有少量木屑。 試驗(yàn)結(jié)果 握釘力試驗(yàn)結(jié)果 SPF握釘力試驗(yàn)曲線圖 膠合板握釘力試驗(yàn)曲線圖 握釘力數(shù)據(jù)表編號(hào)材料握釘力（N）平均值（N）變異系數(shù)SPFaSPFSPFbSPFcSPFdSPFeSPFfJa膠合板JbJcJdJeJf 蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果 試驗(yàn)結(jié)果表編號(hào)應(yīng)力環(huán)境狀態(tài)初始變形(mm)總變形量(mm)SPF170%狀態(tài)一SPF285%狀態(tài)一SPF340%狀態(tài)四SPF460%狀態(tài)四SPF570%狀態(tài)二SPF640%狀態(tài)三SPF750%狀態(tài)四SPF860%狀態(tài)四J160%狀態(tài)一J240%狀態(tài)四J360%狀態(tài)四J460%狀態(tài)三J540%狀態(tài)三 結(jié)果分析 J4蠕變曲線 SPF3蠕變曲線由圖可看出膠合板和SPF握釘蠕變曲線分布規(guī)律幾乎一致，大致可分為3個(gè)階段：第一階段，蠕變是非穩(wěn)定的蠕變階段，它的特點(diǎn)是開始蠕變速度較大，但隨著時(shí)間的推移，蠕變速度逐步減小，第二階段是穩(wěn)定階段的蠕變，它的特點(diǎn)是蠕變以固定的但是對(duì)于該應(yīng)力和溫度下是最小的蠕變速度進(jìn)行，這就在蠕變曲線上表現(xiàn)為一具有一定傾斜角度的直線段。應(yīng)力水平高低導(dǎo)致蠕變明顯變化主要表現(xiàn)于持久時(shí)間，低應(yīng)力水平時(shí)3200秒破壞，而高應(yīng)力水平時(shí)在1200秒時(shí)便失效，同時(shí)高應(yīng)力水平下蠕變隨時(shí)間的變化率較大。高應(yīng)力水平易使螺釘克服木材及膠合板纖維摩擦，產(chǎn)生滑移，為安全考慮，建議長期使用中應(yīng)使螺釘應(yīng)力水平設(shè)計(jì)為握釘力40%以內(nèi)。在SPF蠕變?cè)囼?yàn)中，各應(yīng)力水平下的試件在不同相對(duì)濕度下表現(xiàn)更突出，在應(yīng)力40%狀態(tài)四條件下時(shí)試件蠕變破壞較早，約為狀態(tài)三條件下的2/5。在低應(yīng)力環(huán)境下，膠合板的蠕變破壞較早，約為SPF的1/4，高應(yīng)力環(huán)境下兩者相差不大。 SPF1 Burgers模型擬合曲線 SPF3 Burgers模型擬合曲線 J4 Burgers模型擬合曲線 J1 Burgers模型擬合曲線利用Burger蠕變模型公式（1）作為回歸方程表達(dá)式，分別進(jìn)行了兩種環(huán)境狀態(tài)下各結(jié)合層蠕變特性曲線的數(shù)值擬合，方程各參數(shù)PPPP4值分別見圖3。P4反映結(jié)合層蠕變中的粘性變形，應(yīng)力水平越大或高濕環(huán)境下，永久變形越大。2）高溫高濕環(huán)境下蠕變變形量要顯著大于低濕環(huán)境，高應(yīng)力條件下蠕變變形量大于低應(yīng)力條件下，應(yīng)力及相對(duì)濕度是影響蠕變的重要因素。各應(yīng)力水平蠕變曲線都表現(xiàn)出了同樣蠕變規(guī)律，但部分試件蠕變測試時(shí)間不能充分反映材料的蠕變性能，今后還要長期時(shí)間對(duì)材料的蠕變性能做進(jìn)一步的研究。感謝我的班主任闕澤利老師，謝謝他在這四年中為我們?nèi)嗨龅囊磺?，他不求回?bào)，無私奉獻(xiàn)的精神很讓我感動(dòng)，再次向他表示由衷的感謝
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