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新江林学院学报, 、
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毛竹材抗拉弹性模量及抗拉强度
杨云芳刘志坤
新江林学院。临安
摘要将天然毛竹材视为纤维与基体两种组分材料构成的复合材料, 一个维管
束厦周固所辖薄壁组织细胞为分析单元进行微观力学性能分析,得出以组分材料生
能与含量表示的宏观抗拉弹陛模量和极限抗拉强度计算式。实验结果表明毛竹材
蛆分舍量沿壁厚厦秆高变异显著;组分即纤维与基体的抗拉弹性模量分别为.
和., 抗拉强度分别为. 和. 。毛竹材的宏观抗拉弹
性模量厦强度同组分材料的数量厦分布密度密切相关。

中图分类号.
竹材是天然有机高分子聚合体,其组织结构主要由维管束和薄壁细胞组成。维管束包藏
于基本薄壁组织之中, 自表皮向内分布密度逐渐变稀。维管束是竹材的通导组织与强固体虬
织的综合体,在维管束之间布满薄壁组织细胞。薄壁细胞比较疏松,在竹材受载中起缓冲作
崩。它与维管束紧密粘合, 形成刚柔相济的结构特征。因此, 在外观上竹秆表现出良好的弹
性。
耐用竹材抗拉强度高的特点生产工程用结构材,其强度和刚度指标完全由实验确定。竹
材具高度各向异性,力学性能变异大,难以硐理论分析法预测竹材本身及其结构的性能, 已
成为设计中构难题。竹材的宏观力学性能分散性很大已众所周知, 主要原因是竹材内的强同
体组织亦称机械组织帕分布密度和含量随竹秆高度发生变化。即使是同一竹秆,不同节问
的试材测试结果相差也很大,不利于在加工、使用中预测其强度。
竹材的强度是由维管束中的纤维束即机械组织与薄壁组织共同承载的结果。按照纤维
增强复合材料的观点, 将天然竹材结构中的纤维束作为纤维增强组分,将薄壁组织视为基体
组分,分析各组分材料的微观力学性能, 进而通过纤维束在秆高及垂周向的分布密度较精确
地预测竹材的宏观力学性能。本文仅限于抗拉弹性模量及抗拉强度的研究。
毛竹材中纤维含量的分布
纤维含量是在竹秆横切面的显微照片上测定的。纤维含量在竹秆不同高度上的分布以离
地面的若干节次说明,在秆壁厚度上的分布以层次编号。从竹秆晟外面算起,弦向地将壁厚
经向等分为层,依次称为第层至第层,测试结果如表【”。将表实测数据以层次为自
收稿期; ·
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浙江林学院学报卷
变量,纤维含量为园变餐进季亍非线性回归并计算回归理论值及衡最回归方程优劣的。孕羝:。从
这些参数的比较中知回归成双曲线型与实际测试数据拟合疑密切。回归方程及相关参数如袭
。理论计算值列入表与实测值相对应。
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表各节问不同曩次中纤堆含量的实瓣值与理论值

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杨云芳等。毛竹材抗拉弹性楼量及抗拉强度
由表可, 回归曲线拟台良好,真实地反映了各节间不同层次的纤维分布密度。用图
形示出如图。


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