竹单层顺纹拉伸性能测试与分析

竹材中纤维束密度从竹黄到竹青沿径向逐层增加,为了获得竹材任意单层的顺纹拉伸性能,基于竹材的层合特性,提出从竹青、竹黄两面逼近的削减法。从竹青、竹黄两侧按一定厚度依次削减至竹片中心层以获得不同厚度的测试试件,并测得其顺纹拉伸性能。研究建立竹单层与削减后试件的拉伸力学关系模型,获得相应竹单层的顺纹弹性模量及拉伸强度。通过对毛竹顺纹拉伸试验及计算分析,获得了沿径向弹性模量、拉伸强度的数学表达式;各单层的弹性模量与拉伸强度的计算式分别为E=5.86+34.02/[1+(x/1.34)^(2.21)]和σ=86.21+505.2/[1+(x/1.34)^(2.19)]。结果表明:毛竹的各层力学性能从竹青层至竹黄层逐渐递减;单层计算式误差随分层数增加而减小,当取单层厚度为0.5 mm(16等分)时,其竹材弹性模量与拉伸强度计算值与试验值的误差分别为2.41%,4.26%。本研究获得了毛竹顺纹弹性模量及拉伸强度沿径向的变化规律,对竹单层计算精度高,为竹材力学性能分析及利用提供了一种有效的方法。