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意杨旋切板胶合木箱型梁受弯性能试验研究

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目录

摘要

1.1 选题背景

1.2 意杨旋切板胶合木简介

1.3 国内外研究现状

1.3.1 LVL物理性能研究

1.3.2 LVL实木梁受力性能研究

1.3.3 木质箱型梁、工字梁受力性能研究

1.4 本文主要研究工作

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容和方法

1.4.3 技术路线

1.4.4 研究意义

2.1 引言

2.2 LVL含水率、密度测定

2.3 LVL顺纹抗拉强度测定

2.4 LVL抗弯弹性模量、抗弯强度测定

2.5 LVL顺纹抗压强度、横纹抗压强度测定

2.6 本章小结

3.1 引言

3.2 箱型梁弯曲试验

3.2.1 试件设计

3.2.2 试件加工

3.2.3 试验仪器

3.2.4 试验方案

3.3 试验结果与分析

3.3.1 试验现象

3.3.2 试验主要结果

3.4 本章小结

4.1 引言

4.2 木材构造、性能介绍

4.3 LVL胶合方向对物理力学性能的影响

4.4 抗弯弹性模量计算

4.5 抗弯强度计算

4.6 挠度计算

4.7 极限承载力计算

4.8 本章小结

5.1 引言

5.2 意杨LVL箱型梁有限元模型的建立

5.2.1 部件建立

5.2.2 材料属性定义

5.2.3 定义装配件

5.2.4 设置分析步

5.2.5 定义相互作用

5.2.6 定义荷载和边界条件

5.2.7 网格划分

5.2.8 提交作业

5.3 ABAQUS有限元模拟结果及分析

5.4 本章小结

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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声明

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摘要

2016年,国务院在相关文件中倡导发展现代木结构建筑,为我国现代木结构建筑的发展奠定了政策基础和新机遇。木结构建筑是我国古代的主要建筑结构形式,在我国有着古老的历史和辉煌的成就;古代木结构以原木为主要结构材料,但是近代中国森林资源匮乏,大直径原木供不应求;在木材紧缺的情况下,工程木的研发为木结构的发展提供了很好的解决之道。LVL是一种利用小径级原木胶合而成的工程木,具有强度高,变异性小,材料利用率高,绿色环保等优点。箱型梁截面是一种受力性能良好的截面形式,既可以提供较高强度又能够减轻构件自重。本文将意杨LVL材料与箱型梁截面相结合,设计了八组意杨LVL箱型梁和一组LVL实心梁,并通过试验对其进行相关性能研究。
  首先进行了LVL材料物理力学性能试验。试验参照国内外相关标准进行,测定了本批次试件的含水率、密度、顺纹抗拉强度、抗弯弹性模量、抗弯强度及抗压强度。试验结果表明,LVL顺纹受拉破坏形态为脆性破坏;LVL顺纹受压破坏呈现出一定的延性;LVL受弯破坏形态为脆性破坏,胶层水平方向试件的破坏形态有三种:梁受拉区单板被拉断、胶层之间开裂和胶层滑移错层,胶层竖直方向的试件破坏形态为下部纤维拉断破坏;
  其次进行了LVL箱型梁受弯性能试验。得出了LVL箱型梁的破坏形态、极限承载力、极限挠度、抗弯刚度等,并绘制了各试件的荷载位移曲线、不同参数试件的荷载位移曲线对比图、不同参数试件的荷载应变曲线对比图,分析了不同参数变化对LVL箱型梁受弯性能造成的影响。试验结果表明:LVL箱型梁受弯破坏属于脆性破坏,破坏形态主要有三种:箱型梁底部受拉区被拉断破坏、箱型梁腹板翼缘处错层破坏、箱型梁腹板与翼缘被拉断破坏;翼缘厚度过大会导致胶接面连接问题,翼缘厚度过小会导致腹板破坏;
  然后通过力学分析方法,对箱型梁抗弯性能试验结果进行进一步分析,探讨各因素对箱型梁承载力的影响,推算箱型梁抗弯弹性模量、抗弯强度、挠度以及极限承载能力的计算公式,建立箱型梁设计理论;
  最后运用ABAQUS有限元软件建立LVL箱型梁三维模型,分析其在受弯状态下的应力及变形情况,并绘制了荷载位移曲线对比图,发现模拟值与试验值拟合度较高。
  研究表明,意杨LVL箱型梁具有良好的受力性能,是一种适用于新时代木建构建筑的受力构件。研究成果为LVL箱型梁的推广应用提供了理论支撑。

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