生物質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能分析

目錄

1 緒論 1

1.1 新型生物質(zhì)工程材料 3

1.2 點陣夾芯結(jié)構(gòu) 4

1.3 點陣圓筒結(jié)構(gòu) 5

1.4 木質(zhì)夾芯結(jié)構(gòu) 7

1.5 本書主要研究內(nèi)容 9

2 木質(zhì)基點陣夾芯結(jié)構(gòu)的制備 10

2.1 試驗材料 10

2.2 點陣夾芯結(jié)構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計 11

2.2.1 直柱型點陣夾芯結(jié)構(gòu) 11

2.2.2 傾斜型點陣夾芯結(jié)構(gòu) 12

2.2.3 X 型點陣夾芯結(jié)構(gòu) 12

2.3 單板層積材和木質(zhì)基點陣夾芯結(jié)構(gòu)的制備工藝 13

2.3.1 楊木單板層積材的制備 13

2.3.2 簡單的插入-膠合方法制備點陣夾芯結(jié)構(gòu) 13

2.3.3 X 型點陣夾芯結(jié)構(gòu)三點彎曲（短梁剪切）試件 14

2.3.4 X 型點陣夾芯結(jié)構(gòu)四點彎曲試件 16

2.3.5 增強(qiáng)的插入-膠合方法制備點陣夾芯結(jié)構(gòu) 17

2.4 小結(jié) 17

3 木質(zhì)基點陣夾芯結(jié)構(gòu)性能的理論分析及檢測方法 18

3.1 木質(zhì)基點陣夾芯結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的理論分析 18

3.1.1 平壓性能理論分析 18

3.1.2 剪切性能理論分析 22

3.1.3 三點彎曲（短梁剪切）性能理論分析 24

3.1.4 四點彎曲性能理論分析 28

3.1.5 側(cè)壓性能理論分析 28

3.2 試驗材料力學(xué)性能的檢測方法 29

3.2.1 樺木圓棒榫力學(xué)性能檢測方法 29

3.2.2 膠黏劑膠接強(qiáng)度檢測方法 29

3.2.3 木質(zhì)復(fù)合材料力學(xué)性能檢測方法 29

3.3 點陣夾芯結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的檢測方法 32

3.3.1 平壓性能檢測方法 32

3.3.2 剪切性能檢測方法 32

3.3.3 三點彎曲（短梁剪切）性能檢測方法 33

3.3.4 四點彎曲性能檢測方法 35

3.3.5 側(cè)壓性能檢測方法 36

3.4 小結(jié) 37

4 木質(zhì)原材料的力學(xué)性能分析 38

4.1 樺木圓棒榫的力學(xué)性能分析 38

4.2 定向刨花板的力學(xué)性能分析 40

4.3 單板層積材的力學(xué)性能分析 42

4.3.1 LVL1 力學(xué)性能分析 42

4.3.2 LVL2 力學(xué)性能分析 44

4.4 樺木鋸材的力學(xué)性能分析 47

4.4.1 樺木鋸材標(biāo)準(zhǔn)彎曲試件 47

4.4.2 樺木鋸材點陣夾芯結(jié)構(gòu)彎曲試件面板 50

4.5 鉆孔對木質(zhì)材料力學(xué)性能的影響 51

4.6 點陣結(jié)構(gòu)彎曲試件面板的優(yōu)選 57

4.7 小結(jié) 58

5 木質(zhì)基點陣夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析 60

5.1 直柱型木質(zhì)基點陣夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析 60

5.1.1 平壓性能分析 60

5.1.2 剪切性能分析 64

5.1.3 彎曲性能分析 65

5.1.4 側(cè)壓性能分析 67

5.2 傾斜型木質(zhì)基點陣夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析 69

5.2.1 平壓性能分析 69

5.2.2 剪切性能分析 73

5.2.3 彎曲性能分析 73

5.2.4 側(cè)壓性能分析 76

5.3 X 型木質(zhì)基點陣夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析 78

5.3.1 平壓性能分析 78

5.3.2 剪切性能分析 84

5.3.3 彎曲性能分析 92

5.4 試驗實測值與理論預(yù)測值的對比分析 99

5.4.1 平壓性能對比分析 99

5.4.2 剪切性能對比分析 104

5.4.3 彎曲性能對比分析 106

5.4.4 側(cè)壓性能對比分析 112

5.5 小結(jié) 113

6 菠蘿葉纖維點陣圓筒結(jié)構(gòu)的制備及材料性能分析 115

6.1 菠蘿葉纖維點陣圓筒結(jié)構(gòu)的制備工藝 115

6.1.1 點陣圓筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計 115

6.1.2 木模的制備 115

6.1.3 硅橡膠模的制備 117

6.1.4 點陣圓筒結(jié)構(gòu)的制備工藝 118

6.2 菠蘿葉纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能分析 119

6.2.1 菠蘿葉纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備 119

6.2.2 菠蘿葉纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸性能 120

6.2.3 菠蘿葉纖維肋條的壓縮性能 122

6.3 小結(jié) 123

7 菠蘿葉纖維點陣圓筒結(jié)構(gòu)的平壓性能 124

7.1 菠蘿葉纖維點陣圓筒結(jié)構(gòu)的原材料與平壓試驗 124

7.1.1 試驗材料 124

7.1.2 試驗方法 124

7.1.3 結(jié)果與討論 127

7.2 菠蘿葉纖維點陣圓筒結(jié)構(gòu)的參數(shù)研究 132

7.2.1 試驗方法 132

7.2.2 結(jié)果與討論 133

7.3 小結(jié) 135

8 構(gòu)型與層數(shù)對菠蘿葉纖維點陣圓筒結(jié)構(gòu)平壓性能的影響 137

8.1 胞元構(gòu)型對菠蘿葉纖維點陣圓筒結(jié)構(gòu)平壓性能的影響 137

8.1.1 不同構(gòu)型點陣圓筒的制備 137

8.1.2 試驗方法 138

8.1.3 結(jié)果與討論 139

8.2 圓筒層數(shù)對菠蘿葉纖維點陣圓筒結(jié)構(gòu)平壓性能的影響 144

8.2.1 不同層數(shù)點陣圓筒的制備 144

8.2.2 試驗方法 145

8.2.3 結(jié)果與討論 146

8.3 小結(jié) 151

9 菠蘿葉纖維/玻璃纖維夾芯點陣圓筒結(jié)構(gòu)的平壓性能分析 152

9.1 菠蘿葉纖維/玻璃纖維夾芯點陣圓筒結(jié)構(gòu)的制備 152

9.1.1 菠蘿葉纖維/玻璃纖維點陣圓筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計 152

9.1.2 設(shè)計理念 153

9.1.3 制備工藝 154

9.2 菠蘿葉纖維/玻璃纖維夾芯點陣圓筒結(jié)構(gòu)的平壓測試 155

9.2.1 性能測試 155

9.2.2 結(jié)果與討論 155

9.3 小結(jié) 159

參考文獻(xiàn) 1612100433B

《生物質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能分析》介紹了東北林業(yè)大學(xué)胡英成教授的科研團(tuán)隊在生物質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)材料方面的部分研究成果?！渡镔|(zhì)點陣結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能分析》主要涉及兩種生物質(zhì)點陣結(jié)構(gòu)。一種是木質(zhì)基點陣夾芯結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)是對傳統(tǒng)木質(zhì)集成材、工字梁等結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，研究內(nèi)容涉及直柱型、傾斜型和X型3種芯子構(gòu)型夾芯結(jié)構(gòu)的平壓性能、剪切性能、彎曲性能與側(cè)壓性能等力學(xué)性能。另一種是菠蘿葉纖維點陣圓筒結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)是對傳統(tǒng)實心木柱的優(yōu)化，研究內(nèi)容涉及胞元構(gòu)型與圓筒層數(shù)對菠蘿葉纖維點陣圓筒結(jié)構(gòu)平壓性能的影響。

《生物質(zhì)煉油化工產(chǎn)業(yè)分析報告》概述了生物質(zhì)煉油化工廠的概念、分類和特點，介紹了國內(nèi)外生物質(zhì)煉油化工廠的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，分析了我國以木薯、秸稈、油脂、海藻等為原料的生物質(zhì)煉油化工廠的發(fā)展現(xiàn)狀及其相關(guān)工藝技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上對我國生物質(zhì)煉油化工廠的發(fā)展前景進(jìn)行了展望，對相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化提出了針對性建議。

生物質(zhì)能的發(fā)電形式有以下幾種。

生物質(zhì)能發(fā)電直接燃燒發(fā)電技術(shù)

生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電是一種最簡單也最直接的方法，但是由于生物燃料密度較低，其燃料效率和發(fā)熱量都不如化石燃料，因此通常應(yīng)用于大量工、農(nóng)、林業(yè)生物廢棄物需要處理的場所，并且大多與化石燃料混合或互補(bǔ)燃燒。顯熱，為了提高熱效率，也可以采取各種回?zé)帷⒃贌岽胧┖透鞣N聯(lián)合循環(huán)方式。

目前，在發(fā)達(dá)國家，生物質(zhì)燃燒發(fā)電占可再生能源（不含水電）發(fā)電量的70%。我國生物質(zhì)發(fā)電也具有一定的規(guī)模，主要集中在南方地區(qū)，許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電。例如，廣東和廣西兩省共有小型發(fā)電機(jī)組300余臺，總裝機(jī)容量800MW，云南省也有一些甘蔗渣發(fā)電廠。

生物質(zhì)能發(fā)電甲醇發(fā)電技術(shù)

甲醇作為發(fā)電站燃料，是當(dāng)前研究開發(fā)利用生物能源的重要課題之一。日本專家采用甲醇?xì)饣?水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的工藝流程，開發(fā)了以氫氣作為燃料燃?xì)廨啓C(jī)帶動發(fā)電機(jī)組發(fā)電的技術(shù)。甲醇發(fā)電的優(yōu)點除了低污染外，其成本也低于石油發(fā)電和天然氣發(fā)電，因此很具有吸引力。利用甲醇的主要問題是燃燒甲醇時會產(chǎn)生大量的甲醛（比石油燃燒多5倍），一般認(rèn)為甲醛是致癌物質(zhì)，且有毒，刺激眼睛，目前對甲醇的開發(fā)利用存在分歧，因此應(yīng)對其危害進(jìn)一步研究觀察。

生物質(zhì)能發(fā)電城市垃圾發(fā)電技術(shù)

當(dāng)今世界，城市垃圾的處理是一個非同小可的問題。垃圾焚燒發(fā)電最符合垃圾處理的減量化、無害化、資源化原則。此外還有一些其他方式。例如，1992年加拿大建成第一座下水道淤泥處理工廠，把干燥后的淤泥無氧條件下加熱到450℃，使50%的淤泥氣化，并與水蒸氣混合轉(zhuǎn)變成為飽和碳?xì)浠衔?，作為燃料供低速發(fā)動機(jī)、鍋爐、電廠使用。

生物質(zhì)能發(fā)電生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)

生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)主要由氣化爐、冷卻過濾裝置、煤氣發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)四大主機(jī)構(gòu)成，其工作流程為：首先將生物燃?xì)饫鋮s過濾送入煤氣發(fā)動機(jī)，將燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)化為機(jī)械能，再帶動發(fā)電機(jī)法發(fā)電。

生物質(zhì)能發(fā)電沼氣發(fā)電技術(shù)

沼氣發(fā)電系統(tǒng)分為純沼氣電站和沼氣-柴油混燒發(fā)電站。按規(guī)模沼氣發(fā)電站可分為50kW以下的小型沼氣電站、50~500kW的中型沼氣電站和500kW以上的大型沼氣電站。沼氣發(fā)電系統(tǒng)主要由消化池、氣水分離器、脫硫化氫及二氧化碳塔（脫硫塔）、儲氣柜、穩(wěn)壓箱、發(fā)電機(jī)組（即沼氣發(fā)動機(jī)和沼氣發(fā)電機(jī)）、廢熱回收裝置、控制輸配電系統(tǒng)等部分構(gòu)成。沼氣發(fā)電系統(tǒng)的工藝流程首先是消化池產(chǎn)生的沼氣經(jīng)氣水分離器、脫硫化氫及二氧化碳的塔（脫硫塔）凈化后，進(jìn)入儲氣柜，再經(jīng)穩(wěn)壓箱進(jìn)入沼氣發(fā)動機(jī)驅(qū)動沼氣發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)所排出的廢水和冷卻水所攜帶的廢熱經(jīng)熱交換器回收，作為消化池料液加溫?zé)嵩椿蚱渌麩嵩丛偌右岳谩０l(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電流經(jīng)控制輸配電系統(tǒng)送往用戶。