论文部分内容阅读
木塑复合材料是主要用于建筑领域的板材,例如楼梯踏板、栏杆、户外地板、建筑模板等。木塑材料在使用过程中易发生蠕变现象,并且环境因素可能会加大其蠕变程度,发生突然的脆性断裂,造成严重的安全隐患。本文重点研究了截面形状、木粉含量和载荷对WPC地板蠕变特性的影响。利用AutoCAD软件面域特征的查询功能计算出截面的几何性质,用RD-20电子蠕变试验机测试了木塑地板的24h蠕变／24h回复,采用自制蠕变装置测试了不同截面形状的木塑地板的1500h蠕变特性,采用了十元件力学模型和Findley幂律模型模拟了不同木塑复合材料地板的蠕变行为。结果表明：(1)木粉含量越多,木塑复合材料的密度越大,越容易吸水。木粉含量从50%增加到70%：复合材料的弯曲强度提高10%,弹性模量提高了78%,冲击强度降低32%；木塑复合材料的储能模量和复数粘度显著提高。木粉含量从50～70%的增加,木塑复合材料的蠕变变形降低,大约降低了56.8～59.2%。木粉含量增多,复合材料的弹性形变和稳态蠕变速率也呈下降趋势。经过蠕变回复过程,三种复合材料的回复率相差不大。木塑复合材料在使用环境中,温度(未考虑应力)对其蠕变变形影响最显著,木粉含量次之,相对湿度在短期内的影响较小。(2)五种型材的截面惯性矩大小为：矩形中空型>圆形中空型>实心型>圆形开口型>矩形开口型。抗弯截面系数的变化规律与惯性矩一致。实心型板的极限载荷是矩形开口型板的2.16～2.30倍,圆形开口型板的极限载荷是矩形开口型板的1.21～1.30倍,两种中空型材极限载荷相近,略小于实心型板。抗弯弹性模量顺序：矩形开口型≈圆形开口型>圆形中空型>矩形中空型>实心型。(3)长期和短期蠕变测试表明,上下结构近似对称的型材抗蠕变性优于开口型材。两种中空型板材蠕变变形差别较小,矩形中空型板变形略小于圆形中空型板,其次是实心型,矩形开口型板蠕变变形最大。在同一条件下,五种不同截面形状的板材稳态蠕变速率与其变形规律一致。24h回复测试表明,截面形状对其回复率影响不大。同一截面形状的木塑地板随木粉含量的增加,蠕变变形减小。木塑地板的蠕变变形对载荷的依赖性显著。Burgers模型拟合相关系数虽然较高,但其对减速蠕变阶段的拟合效果较差。十元件力学模型和Findly幂律模型可以较好的模拟木塑复合地板在短期内蠕变行为,拟合曲线和实验曲线的相关系数R2基本都达到了0.99以上。十元件力学模型和Findly幂律模型都不能很好地预测木塑复合材料的长期蠕变行为。