最新刊期
      2026 年 第 40 卷 第 3 期

        “古建筑木材科研基地”专栏

      • 孙子上, 焦立超, 郑昌, 詹伟辉, 姜笑梅, 周海宾, 殷亚方
        2026, 40(3): 1-11. DOI: 10.12326/j.2096-9694.2026050
        构造、物理与无损检测多源特征融合的华北落叶松木材力学性能机器学习预测
        摘要：针对古建筑严重残损木构件替换选材时普遍存在的木材力学性能预测效率低、测试流程复杂等问题，构建木材力学性能快速预测方法并建立修缮用材适用性评价体系，是科学支撑古建筑替换选材的关键。以华北落叶松（Larix gmelinii var. principis-rupprechtii）为研究对象，测定生长轮宽度、晚材率两项构造特征与气干密度指标，并结合应力波波速、微钻阻力，以及二者耦合得到的波阻模量复合参数等无损检测参数，引入随机森林（random forest，RF）、决策树（decision tree，DT）、K近邻回归（K-nearest neighbors regression，KNNR）、支持向量回归（support vector regression，SVR）及表格先验数据拟合网络（tabular prior-data fitted network，TabPFN）5种机器学习算法，构建样本数量不足条件下木材抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹及横纹抗压强度等力学性能的预测模型。在各项指标中，气干密度、晚材率、微钻阻力值与力学性能的Pearson系数最高（均大于0.5），而生长轮宽度和应力波波速与力学性能相关性较弱。将气干密度、晚材率与微钻阻力值三类高相关多源特征融合构建的模型，其预测精度较单一使用构造与物理指标或无损检测参数分别提高23.26%和72.05%。5种模型中，基于预训练机制的TabPFN在力学性能预测中表现最优，预测抗弯强度的决定系数R²高达0.961 4。以沙普利加性解释（Shapley additive explanations，SHAP）值量化特征贡献度，进一步筛选出气干密度、晚材率与微钻阻力值为核心预测特征，其中气干密度贡献度最高（平均SHAP值为61.29%）。研究构建的融合构造、物理指标与无损检测参数的机器学习预测方法，实现对华北落叶松关键力学性能的快速、准确评估，为应县木塔等古木建筑修缮工程中严重残损构件的科学选材提供重要依据。  
        关键词：华北落叶松;古建修缮;机器学习;表格先验数据拟合网络;气干密度;晚材率;微钻阻力;力学性能   
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        更新时间：2026-08-03

        研究报告

      • 无患子木材性质及用途综合评价

        何世昊, 贾黎明, 兰天, 翁学煌
        2026, 40(3): 12-19. DOI: 10.12326/j.2096-9694.2026006
        无患子木材性质及用途综合评价
        摘要：为明确不同栽培区无患子（Sapindus mukorossi）木材性质差异及分级利用潜力，以福建建宁、湖南石门、贵州贞丰和独山4个典型无患子栽培区的11年生实生林木材为研究对象，测定其纤维形态、化学组成和物理力学性质，运用等权隶属函数针对多指标下的利用潜力展开综合评价。结果表明：无患子木材部分性质存在显著地理差异，纤维长度区间为943.67~1 040.73 μm，综纤维素含量（质量分数）为62.76%~73.62%，抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度分别为124.9~153.2、10 817~13 461、43.0~49.2 MPa。基于等权隶属函数的综合评价结果显示，石门、贞丰样本在结构用材方向得分相对较高，石门样本在装饰用材方向得分较高，建宁样本在造纸用材适配性最高。研究结果可为无患子幼龄林木资源的分级利用及定向培育提供参考。  
        关键词：无患子;木材性质;木材利用   
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        更新时间：2026-08-03
      • 刘守佳, 詹伟辉, 李天笑, 焦立超, 殷亚方
        2026, 40(3): 20-29. DOI: 10.12326/j.2096-9694.2026013
        实时直接分析质谱结合机器学习的栎属木材树种识别方法研究
        摘要：高效提取木材特征信息从而建立科学准确的木材树种识别方法，对推动生物多样性保护、林木资源可持续利用等具有重要现实意义。然而现有遗传学、计算机视觉等方法仍难以满足快速精准应用场景下的树种鉴定需求。以构造特征高度相似的3种栎属木材为研究对象：美国白栎（Quercus alba）、蒙古栎（Q. mongolica）和夏栎（Q. robur），对其开展树种识别方法研究。采用实时直接分析-飞行时间质谱技术（Direct Analysis in Real Time-Time-of-Flight Mass Spectrometry，DART-TOF-MS）获取木材化学指纹图谱，通过构建逻辑回归、多层感知机、随机森林和K-近邻算法等4种机器学习方法分析木材质谱数据，评估不同机器学习方法在树种识别中的可行性，同时比较质谱数据预处理参数对识别模型性能的影响。研究结果表明：逻辑回归算法具有最高的树种识别准确率（达89.5%），性能优于其他3种模型；不同机器学习方法在处理复杂质谱特征时表现出较明显差异，合理的分箱参数设置对模型性能具有关键影响，在相对峰强度阈值为3%、分箱容差为20 mmu时模型整体表现最优；3种栎属木材在木质素单体及其衍生物组成上具有高度相似性，但在黄酮类化合物、木质素二聚体及鞣花酸的空间分布方面存在差异。DART-MS结合机器学习方法对3种栎属木材呈现出较强的识别能力，可为木材树种的精准识别提供科学依据和技术路径。  
        关键词：栎木;木材识别;机器学习;实时直接分析质谱技术（DART-MS）;逻辑回归算法   
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        更新时间：2026-08-03

      • 聚乙二醇诱导合成Cu-MOF及其对相变储能木材的阻燃机制

        郭玺, 张家豪, 杨晨, 胡家俊, 任雨婷, 孙伟圣
        2026, 40(3): 30-37. DOI: 10.12326/j.2096-9694.2026060
        聚乙二醇诱导合成Cu-MOF及其对相变储能木材的阻燃机制
        摘要：为解决相变储能木材在建筑应用中的火灾隐患问题，针对金属有机框架（metal-organic frameworks，MOFs）在相变材料中难分散、易团聚、浸渍改性效果差等难题，提出一种基于相变介质的MOFs诱导合成策略，以聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）2000同时作为反应溶剂和相变单元，将MOFs的合成和分散过程合二为一，制备Cu-MOF/PEG。分别采用PEG2000和Cu-MOF/PEG浸渍轻木（Ochroma lagopus）木材，获得相变储能木材（PEG/DW）和阻燃相变储能木材（Cu-MOF/PEG/DW）。结果表明，Cu-MOF在PEG中成功合成，Cu-MOF/PEG的晶体结构、粒径和形貌与采用传统溶剂N，N-二甲基甲酰胺（N, N-Dimethylformamide，DMF）溶剂合成的Cu-MOF（DMF）一致；PEG2000和Cu-MOF/PEG均能有效填充木材孔隙，Cu元素在Cu-MOF/PEG/DW中分布均匀。由于Cu-MOF/PEG/DW的增重率比PEG/DW降低35.6%（P<0.05），Cu-MOF/PEG/DW的熔融和结晶热焓值降低至113.5 J/g和108.8 J/g，结晶和熔融的相变温度分别降低1.7 ℃和1.3 ℃，热焓值和相变温度变化较小，仍具备优异的相变储热能力；增重率降低也导致Cu-MOF/PEG/DW表面升温时间较PEG/DW减少了35 s。由于Cu元素及有机配体中含氮基团的协同阻燃抑烟作用，Cu-MOF/PEG/DW的极限氧指数较PEG/DW提升29.8%（P＜0.05）；在锥形量热仪600 s测试周期内，其热释放总量下降17%，烟释放总量降低91.7%，燃烧无滴落现象。研究克服MOFs与相变储能木材难以高效复合的技术瓶颈，为制备兼具良好储热性能和火灾安全性的绿色节能建材提供新途径。  
        关键词：金属有机框架材料;聚乙二醇;相变储能木材;阻燃;极限氧指数   
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        更新时间：2026-08-03

      • 室温磷光纤维素基透明木材的制备与性能

        张钧, 王艳伟, 张馨茹, 徐明聪, 刘守新, 李伟
        2026, 40(3): 38-48. DOI: 10.12326/j.2096-9694.2026019
        室温磷光纤维素基透明木材的制备与性能
        摘要：当前室温磷光透明木材主要依赖不可降解石油基聚合物作为填充材料，存在骨架与功能组分相容性欠佳等短板，难以满足防伪识别及智能光响应等领域对兼具优异光学、机械和可降解特性生物质材料的需求。研究以轻木（Ochroma lagopus）为研究对象，采用H2O2溶液-蒸汽法脱木质素，以羧甲基纤维素（carboxymethyl cellulose，CMC）为填充物，制备室温磷光纤维素基透明木材（room temperature phosphorescent cellulose-based transparent wood，RTP-CTW）。结果表明，H2O2溶液-蒸汽法可高效脱除木质素与半纤维素，较好保留以纤维素为主体的木材细胞壁骨架。CMC经真空浸渍填充至木材孔隙中，并与骨架中的纤维素组分形成氢键，从而降低界面光散射并增强结构结合。RTP-CTW在254 nm紫外光激发下，于484 nm处发射青蓝色磷光，磷光寿命450.27 ms、最长余晖达7 s，磷光量子产率8.12%。CMC中的羧基和羰基发光单元是材料光致发光的主要来源，CMC与木材骨架之间的氢键网络可通过限域作用抑制非辐射跃迁并屏蔽氧气，使材料表现出蓝色至绿色可调室温磷光。RTP-CTW的最大透光率为81%、最高雾度为92%、导热系数为0.33 W/（m·K），拉伸强度高于脱木质素木材和CMC，并在土壤环境中20天内逐渐分解并融入土壤，展现出良好的降解潜力。同时，RTP-CTW具备湿度响应和加热可恢复的可逆特性，在防伪识别及智能光响应等领域具有潜力。  
        关键词：透明木材;室温磷光;纤维素基;羧甲基纤维素;脱木质素木材   
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        更新时间：2026-08-03
      • 罗晓西, 陈雪琦, 任一萍, 陈勇平, 常亮
        2026, 40(3): 49-56. DOI: 10.12326/j.2096-9694.2025124
        微波预热对pMDI桉木胶合板板坯升温特性及板材性能的影响
        摘要：为推动聚合二苯基甲烷二异氰酸酯（polymeric methylene diphenyl diisocyanate，pMDI）胶合板连续平压生产技术的产业化应用，研究重点探讨微波预热功率（0.5、1.0、1.5、2.0 kW）对7层桉木（Eucalyptus spp.）胶合板（单板厚度1.7 mm）不同含水率（12%、18%、24%）板坯升温特性的影响。结果表明：微波预热功率与板坯含水率对板坯升温速率影响显著（P＜0.01），板坯的升温速率随着板坯含水率的增加而降低，随着微波功率的增加而增加；在微波预热30~60 s内，板坯的升温速率最大。通过对板坯升温数据的线性拟合，获得微波功率与板坯升温幅度的关系并进行验证，综合考虑在60 s内将板坯升温至80 ℃的实际生产现状，最终选定优化的微波预热功率为3 kW，板坯含水率为24%。相同工艺条件下，微波预热pMDI桉木胶合板的胶合强度及24 h吸水厚度膨胀率均优于未经微波预热直接热压的胶合板（P＜0.05）；微波预热可降低胶合板的热压时间至15 s/mm，制备的胶合板平均胶合强度为1.09 MPa，满足GB/T 9846—2015《普通胶合板》中Ⅰ类桉木胶合板胶合强度的要求；而直接热压板坯在热压时间为15 s/mm时无法成型。研究为微波预热技术在胶合板生产中的工业化应用提供数据支撑与技术参考。  
        关键词：桉木胶合板;聚合二苯基甲烷二异氰酸酯;微波功率;升温速率;升温幅度;胶合强度;吸水率   
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        更新时间：2026-08-03

      • 激光切削参数对臭冷杉木材切缝尺寸的影响

        乔浩鹏, 郭旭光, 孙耀星, 王卿平, 赵洪刚
        2026, 40(3): 57-64. DOI: 10.12326/j.2096-9694.2026004
        激光切削参数对臭冷杉木材切缝尺寸的影响
        摘要：为推动激光技术在木材精密加工产业中的应用，研究以臭冷杉（Abies nephrolepis）为试验材料，运用方差分析探究激光切削参数（工作距离A、进给速度B和激光功率C）对切缝深度（简称缝深）与切缝宽度（简称缝宽）的影响规律，并构建数学模型预测切缝尺寸。采用三因素完全随机方差分析、交互效应检验及Tukey真实显著差异事后比较等方法对数据进行方差分析，以确定激光切削参数对切缝尺寸的影响以及切削参数间的交互作用显著性。结果显示，工作距离、进给速度和激光功率对缝深与缝宽均具有极显著主效应（P<0.001）。按偏η²值排序，缝深的主效应大小为C>B>A，缝宽的主效应大小为A>B>C。二阶交互效应及三阶交互效应均达到显著水平，对缝深和缝宽的影响程度为：A×B>A×B×C>B×C>A×C；表明激光切削过程中存在明显的多参数耦合作用。依据建立的激光切削回归预测方程，发现工作距离与激光切削臭冷杉的切缝尺寸呈非线性关系，激光功率和进给速度与激光切削臭冷杉的切缝尺寸呈线性关系。采用回归预测方程预测缝深的误差为21.30%，缝宽的误差24.94%。实际生产中可优先考虑固定工作距离。  
        关键词：激光切削;臭冷杉;工作距离;进给速度;激光功率;切缝深度;切缝宽度;交互效应   
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        更新时间：2026-08-03

      • 考虑滚动剪切的杉木正交胶合木抗弯性能数值模拟

        杨世玉, 钟永, 任海青, 张双保
        2026, 40(3): 65-75. DOI: 10.12326/j.2096-9694.2026010
        考虑滚动剪切的杉木正交胶合木抗弯性能数值模拟
        摘要：滚动剪切是正交胶合木（cross-laminated timber，CLT）受弯承载能力的关键影响因素之一，但现有数值模型常因忽略其与横纹拉伸及顺纹剪切损伤的内在耦合而难以实现精准预测。研究基于连续介质损伤力学（continuum damage mechanics，CDM）与弹塑性理论，构建考虑滚动剪切与横纹拉伸、顺纹剪切损伤耦合效应的木材三维正交各向异性本构模型（简称木材本构模型），并基于有限元ABAQUS/VUMAT平台开发的子程序实现模拟。将模拟数值与木材力学性能、3组不同结构杉木（Cunninghamia lanceolata）CLT足尺抗弯试验数据进行对比验证，结果表明：该模型能准确模拟木材受压时的弹塑性屈服行为及受拉、受剪时的线性软化特征，对于跨厚比为15和20的3层和5层杉木CLT，抗弯强度的模拟值与试验值的相对误差均在10%以内，且预测的宏观破坏模式与试验吻合。以跨厚比为15的3层杉木CLT为例进行损伤演化分析，发现CLT最终弯曲失效是由中间横纹层的滚动剪切先达到损伤阈值导致的，且滚动剪切损伤区域也存在横纹拉伸、顺纹剪切的损伤耦合作用，验证多损伤模式间的协同演化特征。研究建立的耦合损伤模型克服传统独立失效准则的局限，可为CLT结构精细化数值分析与安全评估提供支撑。  
        关键词：杉木;正交胶合木;滚动剪切;连续介质损伤力学;本构模型;数值模拟   
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        更新时间：2026-08-03
      • 张浩, 张瑞华, 姚华平
        2026, 40(3): 76-85. DOI: 10.12326/j.2096-9694.2026003
        基于五轴联动加工的木质汽车外观模型一体化成型技术研究
        摘要：针对汽车设计验证环节对物理原型高效、低成本、环保的迫切需求，提出一种基于五轴联动数控加工技术的木质汽车外观模型一体化成型方法。以高密度纤维板（high-density fiberboard，HDF）为基材，通过优化刀轴矢量控制与刀路策略，构建适配HDF特性的数字化工艺链；提出基于HDF材料性能的“材料-工艺-加工”耦合调控体系，实现复杂曲面汽车外观模型的一体化加工，有效解决木质材料复杂曲面加工精度难控、表面质量差的瓶颈。从应用与可持续发展层面来看，加工周期短（仅2 700 min），较油泥模型缩短60%以上；综合成本仅为油泥模型的1/3、3D打印树脂模型的2/5；30天静置整车轮廓关键线性尺寸变化量≤0.3 mm，尺寸稳定性优异；可重复性强的刚性原型解决方案，适用于设计中期多方案快速迭代与批量验证需求、空气动力学初步评估及高端展示样机制作。作为一种可回收的木质材料，HDF的应用推动原型制造从油泥等消耗性材料，向可数字化全流程追溯、环境友好的可持续模式转变，为木材科学与汽车工程交叉领域的智能制造技术融合提供实践参考。  
        关键词：汽车外观模型;五轴联动加工;高密度纤维板;一体化成型;耦合调控体系   
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        更新时间：2026-08-03

      • 基于整数规划的板木桌类家具生产线平衡优化

        郑珂铭, 张乾辰, 康华, 熊先青
        2026, 40(3): 86-93. DOI: 10.12326/j.2096-9694.2026020
        基于整数规划的板木桌类家具生产线平衡优化
        摘要：板木家具生产线的运行效率、资源利用率及生产成本直接关乎企业的市场竞争力，是木家具制造的重要环节。针对M企业板木桌类家具生产线存在的工序分配失衡、瓶颈工序（生产线中作业时间最长、制约整条生产线生产速度的工序）突出等问题，采用0-1整数规划方法，分别针对固定生产节拍时间（第I类）与固定工作站数量（第II类）两类生产线平衡问题构建量化模型并求解，以明确该生产线的优化潜力。并基于FlexSim仿真平台对优化结果进行模拟验证，对比分析优化前后的方案。结果表明：针对第I类平衡问题，模型求解结果将生产线的工序数量由15道精简至8道，平衡率提升至87.73%的良好水平，各工序平均加工率提高18.62%；针对第II类平衡问题，模型求解结果使生产线的生产节拍时间从53.22 min降至30.01 min，生产线的平衡率同样达到良好水平，各工序平均加工率提升约12%。虽然两类优化路径视角不同，但均能有效提升生产线的平衡水平，研究为板木桌类家具生产线的精益化升级与智能化转型提供可行的参考路径。  
        关键词：板木家具;整数规划;流程优化;生产线平衡率;工序数量;生产节拍时间;加工率   
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        更新时间：2026-08-03
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