最新刊期
2025 年 第 39 卷 第 4 期
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摘要：压缩变形永久固定（定型）是木材密实化技术的关键科学技术问题之一。研究以空气、蒸汽以及两者混合气体为介质，在0.1、0.3和0.5 MPa的介质气体压力下，采用高温加压热处理方法，对表层压缩毛白杨（Populus tomentosa）木材实施180 ℃、2 h的定型处理。通过分析定型处理对压缩木材的回复率，以及其他物理、化学及力学性质的影响，阐明空气与蒸汽介质组成及其压力对木材压缩变形永久固定的作用机理。在180 ℃温度、0.5 MPa介质气体压力条件下，以纯蒸汽为介质时，有近80%的压缩变形被永久固定，但只以空气为介质时，仅约54%的压缩变形被永久固定。以空气为介质的热处理虽然会使半纤维素降解，但处理材中乙酸及醛类物质含量远远低于介质中加入50%以上蒸汽的混合介质处理材。说明介质中加入一定量的蒸汽，促进细胞壁组分化学反应，对木材压缩变形固定是至关重要的。基于所有检测样品统计分析结果，吸水回复率与相对结晶度之间的相关关系（r=0.921，p＜0.01），比吸水回复率与羟基吸收强度之间相关关系（r=0.557，p＜0.05）更密切，间接说明半纤维素降解过程使压缩应力释放，比羟基减少使吸湿性降低对压缩变形的永久固定的贡献更大。与空气介质相比，以蒸汽与空气的体积比为1∶1或蒸汽比例更高的混合气体为介质时，木材吸着水EMC和回复率降幅可以提高50%，木材硬度和表面硬度损失率降低4.6%及以上。空气与蒸汽混合介质处理不仅减少了处理过程中蒸汽的使用量，而且简化了压缩木材的定型处理过程，对降低压缩木的生产成本，实现木材压缩技术的商业化应用具有重要意义。关键词：毛白杨;压缩变形固定;空气介质;蒸汽介质;回复率;化学成分30|0|0更新时间：2025-09-11 -
摘要：采用统计学方法，综合分析木材压缩变形永久固定（定型）过程中热处理介质组成及其压力对木材颜色的影响，为处理过程中木材颜色变化控制提供依据。以蒸汽、空气、氮气，以及蒸汽与空气、蒸汽与氮气的混合气体为热处理介质，在气体压力分别为0.1、0.3和0.5 MPa的环境中，对表层压缩毛白杨（Populus tomentosa）木材进行180 ℃、2 h的压缩变形固定处理，测定木材的颜色参数、质量损失率（mass loss，ML）和平衡含水率（equilibrium moisture content，EMC）。结果表明，介质种类和压力对毛白杨木材颜色有显著影响。随着压力的增加，处理材的L*降低，a*值增大，颜色向红棕色转变。以空气为介质时，随着压力的增加，处理材的△L*显著增大；以蒸汽为介质时，压力增大至0.5 MPa时才对处理材△L*产生显著影响；以氮气为介质时，压力的增加对处理材△L*无显著影响。因子分析结果表明，处理材△L*、△E*和△H*三者间，△b*和△C*间，以及ML和EMC间，均存在相关关系。基于颜色差值的聚类分析结果，在0.5 MPa压力下蒸汽介质处理材的△L*和△E*最大，分别为22.71和23.09，单独聚为一类；蒸汽介质中混入1/3或1/2的空气或氮气后，处理材的△L*和△E*均可降低50%以上，而且在聚为三类的情况下出现在同1个集群，在聚为四类的情况下又可以分为含有空气的介质处理和蒸汽与氮气混合介质处理2个集群。调控气体压力、以及蒸汽与空气或氮气的混合比，可以减少处理木材的色差，实现木材颜色的调控。关键词：毛白杨;表层压缩木材;加压热处理;热处理介质;木材颜色14|0|0更新时间：2025-09-11 -
摘要：以毛白杨（Populus tomentosa）边材为试验对象，采用表层压缩和过热蒸汽对其进行联合处理。利用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱表征表层压缩和不同蒸汽压力（0.1~0.7 MPa、180 ℃、）对木材细胞形态和化学结构的影响，并采用动态热机械分析仪探究木材的动态黏弹性变化情况。结果表明：当测试温度由30 ℃增加至300 ℃，过热蒸汽处理定型材（简称定型材）的相对贮存模量的降低幅度明显高于对照材和压缩材。与压缩材相比，较低（≤0.3 MPa）蒸汽压力下，定型材的损耗模量变化不明显；当蒸汽压力超过0.5 MPa时，随着蒸汽压力升高，定型材α力学松弛损耗峰温度和所需的表观活化能分别降低了11~45 ℃和22.89%~50.28%。过热蒸汽处理后，压缩材中半纤维素脱乙酰基、木质素发生降解反应，使得低分子量高聚物占比升高，压缩材弹性和黏滞性回复下降，尺寸稳定性增强。研究结果可以为过热蒸汽处理表层压缩木材的加工利用提供理论依据。关键词：木材;表层压缩;过热蒸汽压力;细胞结构;化学结构;动态黏弹性42|0|0更新时间：2025-09-11 -
摘要：对人工林杉木心材实施压缩率为40%~65%的整体压缩，采用蒸汽与空气混合介质加压热处理方法进行压缩变形固定（定型），探讨压缩率对定型材密度、回复率和力学性能的影响。结果表明：在压缩率为40%时，早材和晚材均被压缩；随着压缩率进一步增大，压缩材密度随之增大，并趋于均匀。经蒸汽与空气混合介质加压热处理后的定型材，在气干、高湿及吸水条件下的吸湿/吸水回复率降至0%~0.63%，几乎不发生回复。随着压缩率及密度的增加，定型材的硬度、MOR、MOE及横纹抗压强度持续增大，定型材密度与硬度之间呈极显著相关的二次函数关系，与MOR、MOE及横纹抗压强度间呈极显著相关的线性函数关系，相关系数大于0.938。横纹抗压径向加载时，未呈现典型的木材横纹加载应力-应变特征曲线。压缩率为40%时，与对照材相比，定型材弦向横纹抗压强度提高约50%，但径向横纹抗压强度几乎没有提高；压缩率达到或超过45%时，径向和弦向横纹抗压强度提高率接近；在65%的压缩率下，弦向和径向横纹抗压强度均可以达到对照材的4倍及以上。关键词：杉木心材;压缩率;回复率;密度;横纹抗压强度26|0|0更新时间：2025-09-11
“木材压缩变形永久固定”专题
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摘要：晋东南地区是我国木结构古建筑宝库，其古建筑具有重要的历史文化价值，仅宋、金时期的木结构古建筑占全国的75％以上。虫害是古建筑木材的主要威胁之一，寺庙园林古建筑木材虫害和树木配置间存在一定的关系。基于晋东南地区乃至全国古建筑木材害虫危害的相关文献，结合晋东南地区古建筑木材虫害和园林树木勘察实例，系统分析该地区寺庙建筑特征、园林树木配置模式及主要虫害类型。晋东南地区古建筑木材的四类害虫，即天牛（Cerambycidae），木蜂（Xylocopinae），鞘翅目（Coleoptera）蠹虫包括粉蠹科（Lyctidae）、长蠹科（Bostrychidae）、窃蠹科（Anobiidae）等和白蚁（Termitidae），其中蠹虫危害最普遍（100%），木蜂次之（92%）。在归纳梳理害虫危害和寄主树木的基础上，针对古建筑木材虫害防治提出寺庙园林树木配置原则，即“抗虫性-文化性-生态性”三元协同的树木配置原则：避免配制易诱发虫害的高风险树种，如特定易感阔叶树种及吸引木蜂的开花植物；优先选择兼具宗教文化象征和潜在抗虫或驱虫功能的树种；统筹考虑树木生态功能、古树保护及空间布局等因素。结合实践不断优化寺庙园林树木配置方案，对于完善古建筑虫害综合防治体系有积极作用。关键词：木结构古建筑;虫害;树木配置;寺庙园林;晋东南地区13|0|0更新时间：2025-09-11
“古建筑木材科研基地”专栏
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摘要：为研究古建筑木结构残损节点力学性能，以透榫节点为研究对象，设计4个不同松动程度的透榫节点，对其施加低周反复荷载，获得其弯矩-转角滞回曲线，对其滞回特性、骨架曲线、强度退化及承载能力与变形性能等进行分析。结果表明：各透榫节点的破坏类型均为弯曲破坏；试件滞回曲线呈“Z”形，捏缩效应明显；随着控制位移增大，试件存在显著的强度降低现象；随着松动程度的增大，透榫节点滞回曲线包围的面积降低，耗能能力减弱，极限弯矩逐渐减小，而转角逐渐增大。利用ABAQUS对松动透榫节点进行数值模拟分析，随着松动程度的增大，节点的承载力及抗侧刚度均降低。由试验结果可知，松动程度在5%~10%时，透榫节点破坏特征、滞回性能及力学性能退化较明显，建议将松动程度5%~10%作为加固的临界范围。关键词：古建筑木结构;透榫节点;性能退化;有限元模型;参数分析40|0|0更新时间：2025-09-11 -
摘要：采用竹篾二维织物作为增强相，基于真空灌注工艺（vacuum infusion process，VIP）制备竹篾复合材料，系统研究缝纫行距与铺层构型（对称交错铺装）对竹篾复合材料力学性能的影响。结果表明，当缝纫行距为8 cm时，单向竹篾复合材料0°方向的拉伸、弯曲和冲击强度较未缝纫组分别提升7.6%、5.6%和15.3%；各层缝线错位分布可有效消除应力集中。铺层构型显著影响竹篾复合材料的力学性能，拉伸性能在［90/0/0］s构型的0°方向表现最优，拉伸强度和模量分别达到183 MPa和20.4 GPa。弯曲性能受表层竹篾取向调控，［0/0/90］s构型在0°方向具有最高的弯曲强度（320.4 MPa）和模量（17.1 GPa），同时表现出最佳抗蠕变能力。［90/0/0］s构型因其0°竹篾连续平行分布，应力传递更加均匀，故而在0°方向表现出最优的冲击性能，达91.4 kJ/m²，不同的铺层构型可有效调控竹篾复合材料的力学性能。本研究结果可为竹篾复合材料的工程应用提供一定的设计依据。关键词：竹篾复合材料;真空灌注工艺;力学性能;缝纫行距;铺层构型12|0|0更新时间：2025-09-11 -
摘要：浸渍胶膜纸饰面细木工板（生态板之一）因其美观、环保和耐用等优点，已成为定制家具的主要材料。然而，在生产和使用过程中，浸渍胶膜纸饰面细木工板经常出现龟裂现象，影响其美观和使用性能。针对此问题，以重组装饰单板和三聚氰胺浸渍胶膜纸为研究对象，考察其对浸渍胶膜纸饰面细木工板耐龟裂性能的影响。研究发现：1）定量低于80 g/m2的浸渍胶膜纸的抗拉性能明显优于定量高于80 g/m2的浸渍胶膜纸；木纹纸比纯色纸表现出更优异的抗拉性能。与同定量的纯色纸相比，木纹纸的断裂伸长率和抗拉强度均有不同程度的提升。浸渍胶膜纸的抗拉性能直接影响浸渍胶膜纸饰面细木工板的耐龟裂性能。2）提升重组装饰单板的含水率至21%，在GB/T 17657—2022《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》规定的耐龟裂测试特定温湿度条件下，浸渍胶膜纸饰面细木工板在24 h内无开裂现象，但不能在24 h以后仍保持稳定。3）水性有机硅树脂改性处理可构建双重防护机制，一方面显著降低重组装饰单板的收缩率，另一方面提升其横向抗拉性能，从而提高浸渍胶膜纸饰面细木工板的耐龟裂性能，并且能够在耐龟裂测试时间延长至72 h时仍保持稳定。关键词：浸渍胶膜纸饰面细木工板;重组装饰单板;浸渍胶膜纸;有机硅树脂;耐龟裂性能53|0|0更新时间：2025-09-11 -
摘要：针对木材缺陷检测领域中深度学习模型参数量大，分类检测准确率不高的问题，提出一种基于YOLOv8n的轻量化检测模型YOLOv8n-HCDP。首先，构建轻量化骨干网络HgNetv2（high performance GPU network v2），随后利用动态头（dynamic head）融合轻量级跨尺度特征融合模块（cross-scale feature fusion module，CCFM）得到全新的CCFM-dy模块代替传统的颈部网络和检测头，从而减少模型参数量和计算量；引入动态卷积（dynamic convolution），使网络在保持低计算量的同时从大规模训练中获益；最后，引入创新的PPC结构替换C2f（CSP bottleneck）结构，进一步轻量化模型。结果表明：相较于基准模型，改进模型的参数量减少54.15%，计算量减少44.44%，体积减少51.42%，平均精度均值（mean average precision，mAP）提升2.0%，更适合在硬件资源受限的嵌入式设备上部署。关键词：木材缺陷检测;YOLOv8n;轻量化;HgNetv2;平均精度均值16|0|0更新时间：2025-09-11
研究报告
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摘要：为实现锯材自动化快速分拣，设计一种结合机器视觉的锯材自动分拣系统。整机系统主要包括锯材输送、翻面、检测、自动分拣等模块；控制系统包含锯材机器视觉检测和整机运动控制等。控制系统通过对锯材表面进行图像采集、处理，识别锯材的活节、死节、虫眼等表面缺陷，并根据图像分析结果对分拣运动系统进行控制，实现对锯材实时分拣作业。试制的样机对锯材双面活节、死节和虫眼缺陷实时检测及分拣，识别率分别为86.67%、86.67%和80.00%，验证了分拣系统作业的可行性。关键词：锯材;分拣;机器视觉;缺陷检测;实时控制15|0|0更新时间：2025-09-11
研究简报
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