速生树种材制造的高强度高弹性木质复合材料的方法

摘要

本发明涉及一种用速生树种木材设计制造高强度高弹性材的结构设计及工艺方法，属于木质复合材料设计及应用领域。它通过杉木压缩增强处理、材料结构设计、复合材料压制等步骤，来设计一种全由速生树种材组成的木质复合材料结构，即将压缩增强的杉木置于板坯的上下表层或者上下表层和次表层，其余中间层为杨木单板的结构。整个材料的强度可以根据不同的材料及产品强度要求来设计制造高强度、高弹性的木质复合材料，提高了速生树种如杨木、杉木产品的附加值。

主权项

1、速生树种材设计制造的高强度高弹性木质复合材料的方法，其步骤如下：所述的步骤一杉木压缩增强处理是将一定尺寸规格的杉木首先进行干燥，干燥至含水率10～12％，然后将干燥后的杉木放入带有蒸汽产生装置的热压机中进行高温蒸汽压缩处理；所述的步骤二材料结构设计是：在复合材料力学中，层合板是由两层或两层以上的单层板合成整体的结构单元；(1)根据各单层板的基本参数，其中，确定单层板顺纹抗拉弹性模量公式为：$E_L=\frac{1}{1-\mathrm{Tv}/100}(\frac{D_0}{D_f}{E}_f+\frac{A_g}{1000t_0{D}_g}{E}_g)$ ①确定单层板横纹抗拉弹性模量公式为：$E_T=\frac{D_0}{D_f(1-\mathrm{Tv}/100)}{E}_{\mathrm{Tf}}+[\frac{A_g-A_{\mathrm{gp}}}{{1000t}_0(1-\mathrm{Tv}/100)D_g}+{\mathrm{kk}}_2(1-\mathrm{Tv}/100)]E_m$ ②确定单层板面内剪切模量公式为：$G_{\mathrm{LT}}=\frac{D_0}{D_f(1-T_v/100)}{G}_{\mathrm{LTf}}+[\frac{A_g-A_{\mathrm{gp}}}{1000t_0(1-\mathrm{Tv}/100)D_g}+{\mathrm{kk}}_2(1-T_v/100)]G_m$ ③(2)根据复合材料层合板理论，由公式④计算层合板的刚度值；确定层合板的刚度值公式为：$\left.\begin{array}{c}{A}_{\mathrm{ij}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\bar{Q}}_{\mathrm{ij}}^{\left(k\right)}(Z_k-Z_{k-1})\\ B_{\mathrm{ij}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\bar{Q}}_{\mathrm{ij}}^{\left(k\right)}(Z_k-Z_{k-1})\\ D_{\mathrm{ij}}=\frac{1}{3}\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\bar{Q}}_{\mathrm{ij}}^{\left(k\right)}(Z_k^3-Z_{k-1}^3)\end{array}\right\}(i,j=\mathrm{1,2,6})$ ④(3)将由公式④计算的刚度值与要求的力学性能指标比较，来调整层合板结构，最终设计出满足要求的层合板结构；所述的步骤三复合材料压制是按照设计好的板坯结构进行单层涂胶、组坯、热压工序操作。