生物質點陣結構材料的力學性能分析

目錄

1 緒論 1

1.1 新型生物質工程材料 3

1.2 點陣夾芯結構 4

1.3 點陣圓筒結構 5

1.4 木質夾芯結構 7

1.5 本書主要研究內容 9

2 木質基點陣夾芯結構的制備 10

2.1 試驗材料 10

2.2 點陣夾芯結構的構型設計 11

2.2.1 直柱型點陣夾芯結構 11

2.2.2 傾斜型點陣夾芯結構 12

2.2.3 X 型點陣夾芯結構 12

2.3 單板層積材和木質基點陣夾芯結構的制備工藝 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構 13

2.3.3 X 型點陣夾芯結構三點彎曲（短梁剪切）試件 14

2.3.4 X 型點陣夾芯結構四點彎曲試件 16

2.3.5 增強的插入-膠合方法制備點陣夾芯結構 17

2.4 小結 17

3 木質基點陣夾芯結構性能的理論分析及檢測方法 18

3.1 木質基點陣夾芯結構力學性能的理論分析 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 側壓性能理論分析 28

3.2 試驗材料力學性能的檢測方法 29

3.2.1 樺木圓棒榫力學性能檢測方法 29

3.2.2 膠黏劑膠接強度檢測方法 29

3.2.3 木質復合材料力學性能檢測方法 29

3.3 點陣夾芯結構力學性能的檢測方法 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 側壓性能檢測方法 36

3.4 小結 37

4 木質原材料的力學性能分析 38

4.1 樺木圓棒榫的力學性能分析 38

4.2 定向刨花板的力學性能分析 40

4.3 單板層積材的力學性能分析 42

4.3.1 LVL1 力學性能分析 42

4.3.2 LVL2 力學性能分析 44

4.4 樺木鋸材的力學性能分析 47

4.4.1 樺木鋸材標準彎曲試件 47

4.4.2 樺木鋸材點陣夾芯結構彎曲試件面板 50

4.5 鉆孔對木質材料力學性能的影響 51

4.6 點陣結構彎曲試件面板的優(yōu)選 57

4.7 小結 58

5 木質基點陣夾芯結構的力學性能分析 60

5.1 直柱型木質基點陣夾芯結構的力學性能分析 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 側壓性能分析 67

5.2 傾斜型木質基點陣夾芯結構的力學性能分析 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 側壓性能分析 76

5.3 X 型木質基點陣夾芯結構的力學性能分析 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 側壓性能對比分析 112

5.5 小結 113

6 菠蘿葉纖維點陣圓筒結構的制備及材料性能分析 115

6.1 菠蘿葉纖維點陣圓筒結構的制備工藝 115

6.1.1 點陣圓筒結構的設計 115

6.1.2 木模的制備 115

6.1.3 硅橡膠模的制備 117

6.1.4 點陣圓筒結構的制備工藝 118

6.2 菠蘿葉纖維增強復合材料的性能分析 119

6.2.1 菠蘿葉纖維增強復合材料的制備 119

6.2.2 菠蘿葉纖維增強復合材料的拉伸性能 120

6.2.3 菠蘿葉纖維肋條的壓縮性能 122

6.3 小結 123

7 菠蘿葉纖維點陣圓筒結構的平壓性能 124

7.1 菠蘿葉纖維點陣圓筒結構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 結果與討論 127

7.2 菠蘿葉纖維點陣圓筒結構的參數研究 132

7.2.1 試驗方法 132

7.2.2 結果與討論 133

7.3 小結 135

8 構型與層數對菠蘿葉纖維點陣圓筒結構平壓性能的影響 137

8.1 胞元構型對菠蘿葉纖維點陣圓筒結構平壓性能的影響 137

8.1.1 不同構型點陣圓筒的制備 137

8.1.2 試驗方法 138

8.1.3 結果與討論 139

8.2 圓筒層數對菠蘿葉纖維點陣圓筒結構平壓性能的影響 144

8.2.1 不同層數點陣圓筒的制備 144

8.2.2 試驗方法 145

8.2.3 結果與討論 146

8.3 小結 151

9 菠蘿葉纖維/玻璃纖維夾芯點陣圓筒結構的平壓性能分析 152

9.1 菠蘿葉纖維/玻璃纖維夾芯點陣圓筒結構的制備 152

9.1.1 菠蘿葉纖維/玻璃纖維點陣圓筒結構的設計 152

9.1.2 設計理念 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構的平壓測試 155

9.2.1 性能測試 155

9.2.2 結果與討論 155

9.3 小結 159

參考文獻 1612100433B

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

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

生物質能的發(fā)電形式有以下幾種。

生物質能發(fā)電直接燃燒發(fā)電技術

生物質直接燃燒發(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，因此通常應用于大量工、農、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燃燒。顯熱，為了提高熱效率，也可以采取各種回熱、再熱措施和各種聯合循環(huán)方式。

目前，在發(fā)達國家，生物質燃燒發(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)電機組300余臺，總裝機容量800MW，云南省也有一些甘蔗渣發(fā)電廠。

生物質能發(fā)電甲醇發(fā)電技術

甲醇作為發(fā)電站燃料，是當前研究開發(fā)利用生物能源的重要課題之一。日本專家采用甲醇氣化-水蒸氣反應產生氫氣的工藝流程，開發(fā)了以氫氣作為燃料燃氣輪機帶動發(fā)電機組發(fā)電的技術。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生大量的甲醛（比石油燃燒多5倍），一般認為甲醛是致癌物質，且有毒，刺激眼睛，目前對甲醇的開發(fā)利用存在分歧，因此應對其危害進一步研究觀察。

生物質能發(fā)電城市垃圾發(fā)電技術

當今世界，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，并與水蒸氣混合轉變成為飽和碳氫化合物，作為燃料供低速發(fā)動機、鍋爐、電廠使用。

生物質能發(fā)電生物質燃氣發(fā)電技術

生物質燃氣發(fā)電系統(tǒng)主要由氣化爐、冷卻過濾裝置、煤氣發(fā)動機、發(fā)電機四大主機構成，其工作流程為：首先將生物燃氣冷卻過濾送入煤氣發(fā)動機，將燃氣的熱能轉化為機械能，再帶動發(fā)電機法發(fā)電。

生物質能發(fā)電沼氣發(fā)電技術

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)電機組（即沼氣發(fā)動機和沼氣發(fā)電機）、廢熱回收裝置、控制輸配電系統(tǒng)等部分構成。沼氣發(fā)電系統(tǒng)的工藝流程首先是消化池產生的沼氣經氣水分離器、脫硫化氫及二氧化碳的塔（脫硫塔）凈化后，進入儲氣柜，再經穩(wěn)壓箱進入沼氣發(fā)動機驅動沼氣發(fā)電機發(fā)電。發(fā)電機所排出的廢水和冷卻水所攜帶的廢熱經熱交換器回收，作為消化池料液加溫熱源或其他熱源再加以利用。發(fā)電機所產生的電流經控制輸配電系統(tǒng)送往用戶。