| 由于 定 向刨 花 板 的 生 产 工 艺 特 点 ，其 某 些 力 学 性 能 与 普 通 刨 花 板 有所 不 同 。普 通 刨 花 板 一 般 以 面 内 各 向同 性 板 (准 各 向 同性 )分 析 其 力学 性 质 ，然 而 那 些 公 式 基 本 上 不 能 适 用 于 定 向刨 花 板 的 挠 度 计算 。为 此 本 研 究 目的 之 一 ，试 图根 据 定 向刨 花 板 生 产 特 点 ，采 用 正 交 异 性 的 公 式 计 算 ，在 此 基 础 上 进 行 实 验 修 正 。蠕 变 是 结 构 材 料 必 须 考 虑 的 特 性 ，蠕 变可 以引 起 预 应 力 OSB结 构 的应 力 损 失 ，蠕 变 亦 可 以增 加 板 的挠 度 ，尤 其 是 结 构 用 材 ，如 地 板 、长 期 承 重 面 、书 架 等 ，因 而 产 生 不 利 的 影 响 。Kollmann 分 析 了 普 通 刨 花 板 长 期 持荷 的蠕 变 情 况 和 持 荷 后 板 的静 曲强 度 损 失 率 ，指 出 在 长 期持 荷 下 (超 过 6十 月 )刨 花 板 静 曲 强 度 将 损 失 40 ～ 50％ 。目的 之 二 ，通 过 试验 发 现 OSB板 的蠕 变 性 质 ，验 证 是 否 可 用 普 通 刨 花 板 蠕 变 性 质 决 定 OSB 板 的性 质 ，如 静 曲强 度 、弹性 模 量损 失率 、长 期 持 荷 下 挠 度增 长 比率 。 试 验 材 料 来 源 于 南 京 木 器 厂 ，板 的 名 义 厚 度 6 mm ，10mm ，幅 面1300mm ×7500mm ，原 料 为意 大 篙景嚣 吴亲蒋工业学院剐教授，南京 。。。 · 6 · 利 速 生 杨 。挠 度 和 蠕 变 测 试 仪 自制 (见 图 1)。 导 向孔 圉 1 挠度 与蠕变 铡试 仪 Fig1 Devicefordeflectionandcreepagetesting 1 基 本 理 论 对 于 正交 异性 材料 ，任 意 负 载 为 q矩 形 薄 板 的挠 度 一 般 微 分 方 程 是 ： D Pw+2H寿 + = …【1) 其中：岩= n n ………………’(2) ， ＼ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 13卷 第 1期 术 材 工 垭 1999年 1月 等= 小In sin％ ……………… (3) 一 2Ⅱ：醒 n n％ … … … (4) 经计算得： mn一面 寿嚣 干 ………(5) 式 中 ： 一 ；上 为 板 的 长 度 一 S 为板 的 宽度 对于任意载荷q(x，)一∑ ∑ⅡsinA~xsina 当 载荷 为方 块 载 荷 时 ， ‰ 一 sin“— in“— “—j sin“- _ … t㈨ej 式 中 ：“、 为 方 块 的 长 、宽 ；f，7为 方 块 中心 至 板 边 的 距 离 。 当均 布载 荷 时 ，n = … … … … … … … (7) 当集中载荷时， =兰s；n警sm ……(8) 由于 本 研 究 着 重 于 集 中 载 荷 在 四边 简 支 中心 点 的 挠 度 ，故 挠 度 方程 ： 一 莩而 丽 当板 为 正 方 形 时 ，即 S一上一 时 ， 一 箍 而 … … · … · · · … … … … … … · · · … … … · · … … … … … lo) 其 中 f 板 的 尺 寸 ；( )一E ／ {尸一 集 中 载荷；。 一面 葡Eyt3 ；卢 Et0 12(1一 )’ D 一 ；2H = 4D + D + 肚 D 这 里 设 为 OSB纵 向 方 向 ，Y为 OSB 垂 直 纵 向 方 向 ，t为 板 厚 度 ，E ，E ，G 分 别 为 平 行 于 定 向 方 向 弹 性 模 量 ，垂 直 于 定 向方 向 弹 性模 量 ， 平 面 内剪 切 模 量 ， 1．1 卢值 的测 试 与 计 算 因 fl= H = + +等 一 警E+。鲁2E时。鲁2……… …) 表 1 6mm 扳 基 本 常 ■ 测 定 Tab．1 Basic mechanic~tlconstantsofOSB with thicknessof6 inm 表 1为 不 同 El，，E 值 对 应 的 ， ，EⅢ5值 ，E-Ⅲ 为45。方 向 的 弹 性 模 量 。 对 于正 交异 性 板 G 一E 一巨E 1一 E … … l( 、 ， … 为 便 于 查 找 ，将 Er，E 与 卢 值 作 一 曲 线 (见 图 !)。注 意 当 E ，E 一 l时 ，J9≈ l 圈2 且 ／日 与 值 的美 系 Fig．2 Relation between E。隰 tand 1．2 系 数值 。的确 定 一 般 挠 度 方 程 又 可 以 写 成 ∞ 一 一一 7 …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… (13) 当 E_r／E 一1．5时 ，_9— 2．0 Ⅱ (m = 1，3，5… … 一 1，3，5… … ) 该 式 收敛 较 快 ，一 般 取 前4项 足 以保 证 精 度 。故 得 一 0．054 为 以 后计 算 方便 ，将 与 E√E、比值 绘 入 图 3。 圈3 与 E ／日 值 的关 系 Fig．3 Relation betweenk andE ／日 · 7 · 维普资讯 http://www.cqvip.com CH INA W ()oD INDU STRY V01．13 N 0．1 2 试 验 验 证 实 测 1：定 向刨 花 板 厚 度 t一 6．09mm，荷 载 P一 95．3N ．E 一 2930 N／ram ，E 一 1665N／ram ，P一 0．71g／cm。，a=470mm， = 2．53ram(实 测 挠 度 ) 因 E ／E 一 2930／1665— 1．76，取 一 0．0504 故 m=0．0504 一 2．81mm 相 对误差堡旦 ×10o％一9． 96％ 可见 ，对 6mm 板 而 言 ，方 程符 合 实 际值 。 实 测2：定 向刨 花 板 厚 度 f一 10．10mm ，荷 载 P= 95．3N．E 一5170N／ram ，E 一 2009．6N／mm ，P一 0．75g／cm。，Ⅱ一470mm ， 一 1_47mm (实 测 挠 度 ) 因 E ／E 一 5170／2009．6—2．57，取 。一0．044 故 = 0．044 _0．447mm 公 式 计 算 与 实 际测 量 相 差很 大 。 其 原 因 是 OSB 制 造 工 艺 所 致 。随 着 板 的 厚 度 增 加 ，断 面密 度梯 度显 著 加 大 ，而方 程 中 的 E 应 该 是 垂 直 于 定 向方 向 的抗 拉 弹性 模 量 ，当 gradp~-0，E ≈ E ，E ≈ E {；而 gradp~ 0，尤 其 P >P芯时 ·E < E 和 E < E ．但 考 虑 到 公 式 实 际 应 用 和 定 向刨 花 板 标 准 中 目前 仅 用 抗 弯 强 度 和抗 弯 弹 性 模 量 米 衡 量 板 的性 能 ．在 此 仍 以抗 弯特 性 代 替 抗 拉 特 性 ．并 采 用 系 数 进 行 厚 度 修 正 。考 虑 到 断 面 梯 度 为 主 要 因 素 ，且 又 是 二 次 曲线 关 系 ．争 一at+bt+ c．经 实验 回 归 分析 得 一 一 0．026t+0．95t 3．71 (无量 纲 ) p 2 修 正 公式 为 一 …… …… …… (14) 其 中 ： 一 一0．026t+ 0．95t一3．71(6≤t≤ 15) 值 得 注 意 的 是 ，从 理 论 上 分 析 ，在 板 的 中心 点 ，正 交 异 性 板 的 挠 度 要 小 于 各 向同性 板 的 挠 度 。这 是 由于 在 各 向 同性 板 中 E 一E ． 一 ，卢／ 一 1， 一 1，一 般 ≤ 0．5．而 正交 异 性 板 单 向 铺 装 材 料 的 值 可 以大 5E3" ,这里取 0．5，及删．1筹-k' c 这 也 说 明 了 由于 OSB 薄 板 具 有 正 交 异 性 ，故 其 挠度 在 同样 条 件 下 ，比普 通 刨 花 板 中心 的 挠度 小 。 修 正 公式 的验 证 实 测 3：定 向 刨 花 板 厚 度 t一7．01mm．荷 载 P一 95．3N．E 一 2808N／mm ．E 一 1584N／ram!．P一 0．72g／cm ．a一 470mm， 一2．81ram(实测 挠 度 ) 因 E ／E ≈ 1．8，取 一 0．05，则 计 算 得 一 1_67， 一3．22film，相 对误 差 12．80 实 测 4：定 向 刨 花 板 厚 度 z一 10．12mill，荷 载 P一 · 8 ‘ 95．3N ．E 一 5 512．5N／ram ，E、一 2 312．4N／ram!一 p= 0．76g／'cm 。．n一 470 mil1． 一 1．45mill(宴 测 挠 度 ) 因 E ／E ≈ 2．4．取 一0．046． 一 3．18，则 计 算 得 — 1．28mm，相 对 误 差 一 12．85 可 见 修 正 后 的挠 度 公 式 其 相 对 误 差 的 绝 对 值 要 小 于 15 。挠 度 公 式 没 有 直 接 和 板 的密 度 、含水 率 等 工 艺 参 数 联 系 ，但 实 际 E 一，(MC．P)．这 在 以 前 的 OSB论 文 中均 有 阐述 ¨J，不 在 此 讨 论 。 3 OSB蠕 变 问 题 一 般 在建 立木 质材 料 的蠕 变 模 型 时 ，将 木 材作 为 弹 塑 性 物 质 ，用 粘 弹性 理 论 将 一 系 列 弹 簧 和 粘 壶 串 、 并 联 ，从 而 计 算 出术 质 材 料 随着 时 间 变 化 ．板 子 的应 变 改 变 方 程 。笔 者 从 实 际 出发 ，从 试 验 中 总 结 出 OSB 蠕 变 发 展 趋 势 ，得 出 经 验 数 据 ．为 实 际 应 用 建立 许 用 系 数 值 。 ‘ 实 测 5：定 向 刨 花 板 厚 度 t一 10．12mm ，E 、一 5512．5N ／ram ，E 一 2 312．4 N／ra m ，们 oR 一 38．2lN／ram ，MOR 一 18．7N／ram ，Ⅱ】一 1．45mm， 持 荷 1000h后 ．MOR 一 36．28 N／ram ，MORy．一 15．9N／ram ，E 一 5 196 N／ram ，E 一 1494N／ m m ： ， 一 3．77mm。其 它 条 件 ：温 度 l4 C～ 23 C，相 对湿 度76 ～ 93 。持 荷 时 间 与挠 度 的关 系见 图4。 5· 5- 4 4 、自3 a 2 2 1· 1 O fm 围4 持 荷时 间与挠 度 的关 系 Fig．4 Relafien between 10ad holding tilneand deflection 从 图4可 知 ，板 的 中 心 点 挠 度 随着 时 间 的 变 化 呈 对 数 关 系 ，这 与普 通 刨 花 板 是 一 致 的0J．当 t> 600h 时．板的挠度变化值较小．即等1。。一等一 0．000702，如 果 以 1000‘h为 计 算 单 位 ，最 终 值 与 最 初值 。的 比称 为 挠 度 变 化 率 ，则 ∞／ 。一 3．77／1．45 — 2．6，与一 般 实 验 理 论 中最 终 值 与 最 初值 之 比在 1～ (下 转 第 12酉 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com CH INA W OO D I DUSTR Y Vo1．13 No．1 使 用 要 求 。 3)本 项 研 究 对 因 素 和 水 平 的 安 排 是 根 据 实 际 生 产 提 出 的 ．从 试 验 结 果 看 ，有 较 多 的水 平 组 合 均 可 使 产 品 质 量 达 到 国 家 标 准 规定 的指 标 ，表 明本 研 究 对 因 素 和 水 平 的 安 排 是 台 理 的 4)根 据 试 验 结 果 对 热 压 工 艺 各 因 素 水 平 进 行 优 选 ，最 后 确 定 热 压 工 艺 为 ：热 压 温 度 130 C～ 140 C、 保 压 时 间80g／(ram 板 厚 )、热 压 压 力 3．5MPa 5)重 复 试 验 结 果 表 明 ，产 品 各 项 质 量 指 标 均 达 到 (上 接 第 8页 J 3倍 吻 合 。同 时 ，在 OsB板 内 ，时 间 和 蠕 变 导 致 出 现 滑 动 和 分 离 裂 纹 ，板 的 弹 性 模 量 与 静 曲 强 度 都 有 所 降 低 ．以持 荷 1000h以 后 计算 ： 兰 ×100％=旦萼吾 ×-。o一一s．％ × loo％ — 1494- 2312．4×1。。％ = - 35．3％ 平行 方 向的 静 曲 强 度 损 失 为 ： — M OR~- M ORr — _ o×100％一 蒿 ×lOO％ 一 一 5．1％ 垂 直方 向 的静 曲 强度 损 失 为 ； — M OR~- M OR& — 丽 _ ,~i00一 ×100％ = 一 15．0％ 实测 6：定 向刨 花板 厚度 ￡一 7．01mm E 一2802 N／ram ，E = 1584N／ram ．MORro一 18．7N／ram ， MOR 一 13．20N／mm ， ： 2．81mm。持 荷 1000h 后 ．MOR = 17．4N／ram ，MOR -一 l1．72N／ram ， E -一 2 450 N／ram ．E 一 1 157 N／mm。，∞ 一 5．41 mm 用 相 同 的 方 法 可 以计 算 出 ：平 行 方 向 的 静 曲 强 度 损 失 为 一 6．95 ；垂 直 方 向 的 静 曲 强 度 损 失 为 一 15．0 。 比较 实 测 5和 实 测 6可 以发 现 ，薄 型 OSB 板 的 挠 度 相 对 变 化 值 比厚 板 小 ．这 也 说 明 在 同 样 条 件 下 ，正 交 异 性 的挠 度 相 对 变 化 值 要 比各 向 异 性 板 小 ，这 是 因 为 薄 板 在 持 荷 1000h后 ，E 损 失 率 要 小 ，对 于 薄 板 而 言 考 虑 到 蠕 变 性 能 ，长 期 持 荷 后 的 挠 度 是 原 先 的2 倍 ，而厚 板 则 是 2．5～ 3倍 。 ·12· 国 家 标 准 的 要 求 ．证 明经 优 选 后 确 定 的热 压 工 艺 是 正 确 、可 行 的 。 4 参 考 文 献 1 北 京 大 学 数 学 力 学 系 正 空 设 计 ．北 京 ：石 油 化 学 工 业 出 舨 社 ，1976 2 中华 人 民共 和 国 建 筑 工 业 行 业 标 准 ．JG／G 3026—1995．竹 胶 合 板 模 板 3 中华 人 民 共 和 目 目 家 标 准 ，GB 13123～ 1318491，竹 编 脏 台 扳 4 结论 1)薄 型 oSB 板 (6mm 以下 )与 正 交 异 性 板 的性 能 接 近 ．随 着 厚 度 增 加 ．由 于 加 工 工 艺 特 点 ，薄 OSB 板 的 相 对 挠 度变 化 值 要 小 于厚 OSB 板 ，比 同样 条 件 下 的普 通 刨 花 板 更 小 。 2)对 于 四边 简 支 ，正 方 形 OSB 板 的 中心 挠 度 公 n 2 式 为 m一 。 ra-，其 中 。与 EJE 有 关 ，而 一 一 0．026t+0．95t一3．71，其 计算 误差 小 于 15 。 3)OSB板 的蠕 变 趋 向 与 普 通 刨 花 板 相 同 ，持 荷 1000h后 ，最 终 变 形 与 瞬 时 弹 性 之 比 ：薄板 为 2．0；厚 板 为 2．5～3．0。 4)随着 持 荷 时 问 的 延 长 ，OSB 的 静 曲 强 度 和 弹 性 模 量 下 降 ．其 中 垂 直 于定 向方 向 的静 曲 强度 和弹 性 摸 量 损 失 较 大 ，当持 荷 时 间 为 1000h后 MOR 损 失 率 为 11 ～ ls ，而 E 损 失 达27 ～ 3s ，薄 板 比厚 板 损 失 率 小 。 5)在 同样 条 件 下 ，在 理 论 上 四 边 简支 ．正 方 形 定 向刨 花 板 的挠 度 要 小 于普 通 刨 花 板 ，长期 持 荷 以后 的 情 况 也 是 如 此 ，不 过 随 着 板 厚 度 的 增 加 ，两 者 闸 的 差 距 逐 渐减 小 。 5 参 考 文 献 1 KollmannF F P．KuenziE W |
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