我国竹材资源相对较为丰富,有关竹材方面的研究多以产品研发或工艺改性为主,对其胶合界面表征的研究则相对较少,且基本沿用了木材的胶合理论。此外竹材结构致密且没有横向组织,对胶粘剂的渗透性不如木材。因此,本文以不同的工艺对漂白和炭化竹材表面进行超声处理,分析了未经超声处理和经过超声处理的竹材表面特性的变化。以宏观胶合强度为切入点,确定最优超声处理工艺,运用扫描电镜、荧光跟踪技术、数字图像相关方法及有限元数值模拟等测试手段,分析了超声处理对竹层积材胶合界面性能的影响,包括胶层微观形貌、胶粘剂渗透、胶合界面应力应变分布等参数,探讨了胶合界面微观参数对宏观胶合强度的影响,具体研究内容如下:(1)使用表面粗糙度测试仪测定了未经超声处理和经过不同工艺超声处理的漂白和炭化竹材的表面粗糙度,结果表明超声处理能够提高竹材的表面粗糙度。使用接触角测定仪测试了未经超声处理和经过不同工艺超声处理的漂白和炭化竹材的表面润湿性,结果表明超声处理能够增大竹材的表面自由能,降低酚醛树脂胶在竹材表面的接触角,说明超声处理之后竹材的表面润湿性变好。(2)探讨了不同工艺超声处理后的竹材制备的双层竹层积材的胶合剪切强度,结果表明超声破壁效应能够增大竹材表层细胞的通透性,提高胶粘剂的渗透,进而增大竹层积材的胶合剪切强度。超声工艺对竹层积材胶合强度的影响因素排序由大到小依次是温度>功率>时间。对漂白竹材而言,最优的超声处理工艺为:超声温度60℃,超声时间60min,超声功率1200W。对炭化竹材而言,最优的超声处理工艺为:超声温度60℃,超声时间90min,超声功率1400W。(3)使用扫描电镜观察了未经超声处理和经过超声处理的竹层积材胶合界面的微观形貌,并测量了胶层厚度。结果表明,超声处理前的毛竹层积材胶合界面胶层厚度较小,胶线较平直,胶粘剂主要分布在加工过程中破损的细胞腔以及细胞壁之间。超声处理后的竹层积材胶合界面胶层厚度增大,胶线较曲折。胶粘剂除了分布在加工过程中破损的细胞腔内,还经由扩大了的纹孔通道渗透进入到薄壁细胞内。(4)使用荧光显微镜观察了胶粘剂在未经超声处理和经过超声处理竹材界面的渗透情况,并测量了渗透深度参数。结果表明,漂白和炭化竹层积材的胶合界面都在超声处理之后发生了改变,胶线更加曲折且分布的更加不均匀,经过超声处理后的竹层积材胶合界面中,胶粘剂的平均渗透深度和有效渗透深度都有了一定的提高。(5)使用数字图像相关方法研究了未经超声处理和经过超声处理的竹层积材胶合界面在拉伸过程中的剪切应变分布。结果表明,剪切应变首先开始于胶合界面的端部,并逐渐从端部沿胶层纵向扩展和横向基材方向扩展,纵向应变随载荷增大而逐渐增大,横向应变区域在扩展到4mm之后停止扩展。超声处理后竹层积材胶合界面应变最大值略有降低,这和胶粘剂渗透进入细胞壁、提高细胞壁的弹性模量有关。(6)采用有限元模拟分析了未经超声处理和经过超声处理的竹层积材胶合界面的应力应变分布。结果表明,未经超声处理和经过超声处理的竹层积材胶合界面等效应力与剪切应变分布基本一致,并且都以胶线为中心上下、左右对称分布,但是右端略高于左端,下端略高于上端。竹层积材胶合界面沿胶线方向和垂直胶线方向应力应变分布曲线类似,以X轴方向的拉应力为主,此外存在着沿Y轴方向的剥离应力,但Y轴方向的剥离应变比X轴方向的拉应变要高。应力应变最大值出现的地方都位于胶层与基材接触的两个角点。(7)对比漂白竹材和炭化竹材的表面特性和胶合界面性能。结果表明漂白竹材的表面粗糙度大于炭化竹材、表面润湿性弱于炭化竹材,但是漂白竹层积材胶合剪切强度普遍大于炭化竹层积材。炭化竹材的表层细胞在压力作用下更容易被压溃,因此胶层厚度和胶粘剂渗透深度均大于漂白竹层积材。由于炭化竹材弹性模量较漂白竹材低,因此炭化竹层积材胶合界面的应力更加集中并且应变最大值大于漂白竹层积材。数值模拟方法也证实了这一点差异。