【摘 要】
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蜂窝纸芯夹层木质复合板质轻、环保、成本低,在家具制造行业备受青睐,但由于其芯层蜂窝纸抗压强度低,造成夹层复合板力学性能低、强重比仍需提高,限制了其应用和推广。本论文以芯层蜂窝纸为主要研究对象,使用牛皮纸板代替普通牛皮纸来增加蜂窝单元壁的厚度,并引入V型槽折叠工艺,制造出槽口折叠蜂窝纸芯夹层木质复合板;以芯层牛皮纸板厚度、蜂窝单元边长、蜂窝芯层厚度、表板类型为主要试验因素,研究不同结构配置板件的力学
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蜂窝纸芯夹层木质复合板质轻、环保、成本低,在家具制造行业备受青睐,但由于其芯层蜂窝纸抗压强度低,造成夹层复合板力学性能低、强重比仍需提高,限制了其应用和推广。本论文以芯层蜂窝纸为主要研究对象,使用牛皮纸板代替普通牛皮纸来增加蜂窝单元壁的厚度,并引入V型槽折叠工艺,制造出槽口折叠蜂窝纸芯夹层木质复合板;以芯层牛皮纸板厚度、蜂窝单元边长、蜂窝芯层厚度、表板类型为主要试验因素,研究不同结构配置板件的力学性能和强重比,得出最佳配置方案,为传统木质蜂窝纸芯板力学性能增强提供一定理论及实践基础。根据蜂窝夹层板平压性能试验得出:各种结构配置的槽口折叠蜂窝夹层板平压强度为0.57~2.64 MPa,平压强重比为2220.36~7723.63 Nm/kg。通过试验分析表明:在其他因素固定的情况下,增加蜂窝芯层牛皮纸板厚度(即增加蜂窝单元壁厚)和减小蜂窝单元边长能够增加蜂窝夹层板的平压强度和平压强重比。由于表层抗压强度远高于芯层,蜂窝夹层板平压破坏模式一般为蜂窝芯层压溃破坏,选择夹层板平压理论模型进行验证,试验结果与理论值相对误差均在±25%以内。根据蜂窝夹层板弯曲性能试验得出:不同结构配置的槽口折叠蜂窝夹层板静曲强度为4.94~14.93 MPa,弯曲弹性模量为786~1549 MPa,弯曲强重比为24625.04~42066.06Nm/kg。通过试验分析表明:在其他因素固定的情况下,选用高弯曲弹性模量的较厚表板、增加蜂窝芯层牛皮纸板厚度、减小蜂窝单元边长能够增加蜂窝夹层板的静曲强度、弹性模量、强重比。槽口折叠蜂窝夹层板弯曲性能测试的破坏模式不同于传统木质蜂窝纸芯板,由于芯层力学性能的增强,其破坏部位由芯层逐渐向表层转移,主要包括芯层剪切屈曲、表板与芯层结合胶层破裂、上表板压溃、下表板断裂四种形式,针对蜂窝夹层板不同的破坏模式选择相应的夹层板三点弯曲理论模型进行验证,试验结果与理论值相对误差均在±25%以内。根据蜂窝夹层板侧压性能试验得出:各种结构配置的槽口折叠蜂窝夹层板侧压强度为1.93~6.10 MPa,侧压强重比为9930.17~20573.15 Nm/kg。通过试验分析表明:在其他因素固定的情况下,选用侧压破坏载荷和弹性模量较大的表板能够增加蜂窝夹层板的侧压强度和强重比。侧压性能测试的破坏模式主要包括两种:侧面压溃和表板脱胶。根据试验结果分析,最佳配置结构为:芯层牛皮纸板厚度1 mm、蜂窝单元边长20mm、蜂窝芯层厚度25mm、表板为5mmMDF。其平压强度和平压强重比分别为0.87MPa、3082.23Nm/kg;静曲强度、弹性模量、弯曲强重比分别为9.00MPa、1243MPa、32938.51 Nm/kg;侧压强度和侧压强重比分别为5.43MPa、20573.15 Nm/kg。传统木质蜂窝纸芯板(芯层牛皮纸厚度0.18mm、蜂窝单元边长8mm、蜂窝芯层厚度25mm、表板为5mmMDF)平压强度和平压强重比分别为0.39MPa、1618.03 Nm/kg;静曲强度、弹性模量、弯曲强重比分别为5.42MPa、947MPa、22781.77 Nm/kg;侧压强度和侧压强重比为3.32MPa、13599.02 Nm/kg。对比可知,平压强度和平压强重比分别提高了 123.08%、90.48%;静曲强度、弹性模量、弯曲强重比分别提高了 66.05%、31.26%、45.45%;侧压强度和侧压强重比分别提高了 63.55%,51.28%。本课题提供一种强化芯层蜂窝纸性能,进而增强蜂窝夹层板的各项力学性能和强重比的方法,为传统木质蜂窝纸芯板力学性能增强研究提供借鉴和指导。
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