竹胶合材柱受压力学性能试验研究与分析开题报告

1. 研究目的与意义

本文以现代竹结构的发展为基础，主要研究了纤维增强胶合竹材的生产现状、受压力学性能、破坏性能等。并进一步的分析了胶合竹材柱的轴压与偏压破坏理论与试验研究，以及在AFRP纤维作用下竹材的破坏特性及应力-应变的曲线关系。本试验结果符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020）》确定的节能降耗、开发利用农林生物质资源的重点领域及优先主题，也符合《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》部署的重大任务之一绿色发展，建设资源节约型、环境友好型社会，具有重要的理论意义和应用价值，为现代竹木建筑结构的设计、推广和应用提供试验资料和理论基础。

对胶合竹材、现代竹结构的概念、以及研究背景等进行了阐述。首先，介绍了现代竹结构的概念；其次，阐述了胶合竹材的发展历史，并介绍了胶合竹材的概念、生产、应用；最后，分析了目前国内外木结构的发展现状，并引出了现代竹结构研究现状及开展这项研究的重要性。对胶合竹材进行了基本力学性能和本构关系的研究与讨论。重点介绍了抗压性能的试验方法和试验结果，并讨论了不同结构设计方法在现代竹结构中应用的可能性，从而给出了力学性能设计值的建议。在获得基本力学性能的基础上，假定了其本构关系类型，并得到了拉压本构关系曲线。最后，对研究所得的主要结论进行了总结，并提出了研究中存在不足，为进一步的研究指出了方向。

2. 国内外研究现状分析

我国很早就开始了对竹材复合材料的应用，如国家和相关的行业组织相继出台了《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》、《胶合竹材模板行业标准》等规范。但是，要将竹材复合材料作为建筑材料，需要从新的角度、应用新的方法开展研究。这就给竹材复合材料的研究者提出了新课题。所以，在竹材资源丰富、对竹材复合材料的科学研究日益活跃的背景下，近年来我国以竹代木的趋势在研究领域和工程领域也日益显现出来。许多高校都开展了关于竹材、竹木复合材、木塑复合材等作为建筑材料的研究，还有钢木、钢竹、竹木、砼木、砼竹等混合结构的研究与开发。

国内从上世纪 90 年代就开始了对竹胶合板的研究, 而对建筑胶合竹的研究和相关竹材构件性能的研究则是近十年出现的。关于对建筑胶合竹材的研究，目前主要集中在几个方面：对竹材复合材料所用的胶黏剂的研究、对胶合竹材物理特性的研究，对胶合竹结构构件及连接的研究、对胶合竹结构体系的研究等。本文重点讨论基本性能及本构关系，所以重点关注力学性能的研究等方面。针对此方面，国内也有不少相关的研究，如中国林业科学研究院对重组竹的研究，国际竹藤网络中心、南京林业大学、浙江大学等对竹集成材的研究。

中国林科院木材工业研究所的刘波等对 gb/ t 1578021995《竹材物理力学性质试验方法》和 j g/ t 19922007《建筑用竹材物理力学性能试验方法》两项标准进行了比较研究。j g/ t 19922007《建筑用竹材物理力学性能试验方法》是针对竹材片状无疵小试样物理力学性质的试验方法标准，涉及试样制备、物理力学性能测试设备和方法等。但竹片试件的试验与胶合竹材的实验在许多方面存在着不同，如采样、试件尺寸、试验方法和仪器设备等。这种试验方法不能完全适用于胶合竹材的研究。

3. 研究的基本内容与计划

内容：研究纤维增强竹胶合材材受压的破坏模式、应力应变模型及设计理论。以现代竹结构的发展为基础，主要研究了胶合竹材的生产现状、环保性能、基本力学性能、破坏性能等。并在对胶合竹材的力学和破坏性能进行了分析，介绍了现代竹结构的概念；其次，阐述了胶合竹材的发展历史，并介绍了胶合竹材的概念、生产、应用；最后，分析了目前国内外木结构的发展现状，并引出了现代竹结构研究现状及开展这项研究的重要性。对胶合竹材进行了基本力学性能和本构关系的研究与讨论。并讨论了不同结构设计方法在现代竹结构中应用的可能性，从而给出力学性能设计值的建议。

为了研究纤维增强竹胶合材的抗压性能，考虑加载方向、截面尺寸等的影响，设计不少于200根纤维增强竹胶合材受压试件，并对所有试件展开试验，观察和记录试验现象。由于含水率对材料的强度刚度影响较大，试验结束要立即测试其含水率。采用tds采集仪器采集数据，并对数据进行分析和处理。结合试验现象，对试验结果进行分析和研究，分析纤维增强竹胶合材受压破坏机理，研究各种因素对纤维增强竹胶合材受压性能的影响，提出纤维增强竹胶合材的抗压强度设计建议设计建议，为未来相关标准的制定提供试验资料及理论依据。

计划：前四周进行文献资料查阅、完成方案的设计、完成部分试验的前期准备工作；5~14周完成所有试验的工作、处理数据并研究分析，写出毕业论文；15~16周检查修改毕业论文所有相关材料、做ppt，准备毕业答辩。

4. 研究创新点

本试验结果符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要》确定的节能降耗、开发利用农林生物质资源的重点领域及优先主题，也符合《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》部署的重大任务之一绿色发展，建设资源节约型、环境友好型社会， 具有重要的理论意义和应用价值，为现代竹木建筑结构的设计、推广和应用提供试验资料和理论基础。