【摘 要】
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木材表面密实化是提高木材表面密度和硬度的有效方法,以往研究中大多采用平压法,木材表面密度提高的同时中心层也得到了密实,损耗了材积,因此有必要探索一种低材积损耗的木材
【机 构】
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上海中国航海博物馆,上海201306广东生态工程职业学院,广州510520;华南农业大学材料与能源学院,广州510642;南京林业大学家居与工业设计学院,南京210037;
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木材表面密实化是提高木材表面密度和硬度的有效方法,以往研究中大多采用平压法,木材表面密度提高的同时中心层也得到了密实,损耗了材积,因此有必要探索一种低材积损耗的木材表面密实方法.采用柱面加压法对木材进行表面密实,以半无限平面的线载荷理论为基础,利用有限元分析软件对柱面加压法木材表面密实进行模拟,优选出了柱面加载头的半径大小,并进行实验验证,探求加载头半径对木材表面密实效果的影响.半无限平面的线载荷理论分析表明,柱面法加压时,应力分布由表层向下逐渐衰减,与平压法中力的等值传递相比更适合木材的表面密实,且圆柱体半径越小,表面密实效果越好;有限元模拟结果更直观地表明了柱面加压时的应力分布情况,密实层均集中于表层,且加载头半径越小,密实层越集中于表层且越密实,压缩量越大,表面密实层厚度越大且越密实,根据模拟结果优选加载头半径的大小为10 mm及以下;实验验证的结果与理论分析及有限元模拟结果一致,当采用半径5mm加载头压缩3mm时,表面密实层最大密度达到783 kg·m-3,比未密实前提高了82.6％,表面硬度和耐磨性也显著提高,但材积损耗仅为12％,较平压法大大减少了材积损耗.柱面加压法较平压法更适合于木材的表面密实,提高木材表面性能的同时材积损耗大大减少.
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