林业工程学报 /oa 动态力学分析技术在木材科学研究领域的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805001 动态力学分析技术(DMA)通过材料的结构和分子运动状态表征材料的力学性能。木质材料的力学性能本质上是分子运动状态的反映,利用DMA可以架构其结构与性能之间的关系,获得木质材料的结构、分子运动及其转变等重要信息。分别总结了DMA在实体木材和木质复合材料中的应用:围绕实体木材,综合评述了DMA在分析木材材性、软化行为、机械吸湿效应以及早期腐朽程度方面所取得的研究进展; 针对木质复合材料,重点介绍了DMA在分析其阻尼性能、胶合性能、界面相容性能和耐老化性能等方面的应用。建议今后的研究重点从以下3个方面展开:1)考虑到实体木材自身组织结构的复杂性以及易受环境影响等特点,采用DMA分析仪不同的载荷类型和形变模式进行组合测试,在一定温湿度场中系统研究实体木材的材性与软化行为和机械吸湿效应的关系。2)利用DMA分析仪的单纤维拉伸模式,探索单根纤维(管胞、木纤维细胞)的黏弹行为,进一步明晰木质材料微观黏弹性能的响应机制。3)联用振动光谱(红外光谱或拉曼光谱),实现同步实时观察木质材料形变过程中组成分子的化学键或官能团的变化及响应,进而从分子水平揭示木质材料的形变规律。 2018年09月20 00:00 2018年05期 1 11 1608177 吕建雄<sup>1,2</sup>,彭辉<sup>1,3</sup>,曹金珍<sup>3</sup>,蒋佳荔<sup>1,2</sup>,赵荣军<sup>1</sup>,高玉磊<sup>1</sup> 溶解浆的质量指标及生产技术述评 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805002 溶解浆由高纯度纤维素组成,用于制造粘胶纤维、醋酸纤维、硝酸纤维、纤维素醚等材料,其重要的质量指标主要有α-纤维素含量、半纤维素含量、黏度、分子量分布等。因产品用途不同其质量指标要求存在较大差异,帘子线、醋酸纤维和粘胶长丝的α-纤维素质量分数一般为95%以上,含较少量的半纤维素及极微量的木质素。为提高产品质量,既要严格控制溶解浆中的半纤维素、木质素、灰分和金属离子含量,还需提高浆料的反应性能及纤维素分子量分布。阔叶木已成为目前溶解浆生产的主要纤维原料。溶剂法和离子液法制溶解浆技术,因可对纤维原料中纤维素、木质素和半纤维素组分进行综合利用,日益受到研究人员的重视。预水解硫酸盐法已成为主要的溶解浆生产工艺,设备系统由传统间歇蒸煮向现代DCS控制的置换蒸煮或连续蒸煮发展; 氧碱脱木质素和ClO<sub>2</sub>漂白的普及,推动了ECF、轻ECF甚至TCF等绿色漂白工艺在溶解浆生产中的应用。每种溶解浆生产技术与设备系统在中国均有应用实例。综合利用木质纤维素生物质三大组分的制浆工艺将成为下一代溶解浆生产技术的发展方向。选择不同的生产工艺和设备系统对生产线的盈利能力影响较大,新建生产线时应对原料的选择、主产品线和副产品线的定位、生产工艺和设备系统的选择进行科学论证。 2018年09月20 00:00 2018年05期 12 19 1095071 沈葵忠<sup>1,2</sup>,房桂干<sup>1,2</sup>,韩善明<sup>1</sup>,田庆文<sup>1</sup>,林艳<sup>1</sup>,李红斌<sup>1</sup>,焦健<sup>1</sup> 壳聚糖抗菌性能研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805003 壳聚糖是天然生物多糖几丁质的脱乙酰产物,具有生物相容性,生物可降解性,无毒、抗炎、抗癌、抗菌等一系列优良的生物特性。作为一种天然、安全、无毒的抗菌防腐剂,壳聚糖在服装、食品和生物医药等领域具有广泛的应用前景。然而,由于壳聚糖本身抗菌能力较弱,因此提高壳聚糖的抗菌能力及抗菌持效性是亟待解决的关键问题。目前提高壳聚糖抗菌能力的策略主要有两种:一是通过对壳聚糖的氨基和羟基进行化学改性以引入抗菌性基团,改变壳聚糖自身的物理化学性能如亲疏水性,从而达到增强抗菌能力的效果; 二是向壳聚糖材料中添加外源抗菌因子如纳米银颗粒、金属氧化物、生物抗菌因子等提高壳聚糖复合材料的抗菌能力。笔者分别从壳聚糖、壳聚糖衍生物和壳聚糖复合材料3个方面综述了壳聚糖材料抗菌性能的研究进展,并对其存在的问题及解决对策进行了分析,同时,对其研究前景进行了展望。 2018年09月20 00:00 2018年05期 20 27 890171 俞娟,徐俊华,范一民<sup>*</sup> 尿素改性木质素基酚醛树脂的性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805004 木质素基酚醛树脂(LPF)固化速度较慢,阻碍其推广与应用。在LPF树脂合成过程中添加尿素,并对合成的尿素改性木质素基酚醛树脂(LPUF)树脂的凝胶时间及所制胶合板的胶合强度进行了分析。同时,通过核磁共振(<sup>13</sup>C NMR)及差示扫描量热(DSC)技术对树脂分子特征结构、固化温度及固化反应热进行表征,研究尿素添加量对LPUF树脂化学结构、固化特性及其胶接性能的影响。结果表明,随着尿素添加量的增加,LPUF树脂中酚环与尿素单元之间的共缩聚亚甲基桥键含量明显增加。添加适量尿素可以提高LPUF树脂的缩合程度,实现树脂的快速固化,明显降低树脂游离甲醛含量。添加过量的尿素会生成低分子量取代脲,不利于固化后树脂的交联密度及所制胶合板的胶接性能。本研究范围内,当尿素添加量为6%时,LPUF树脂具有较快的固化速度,其所制胶合板的耐水胶合强度满足GB/T 9846—2015中I类胶合板的胶合强度要求。 2018年09月20 00:00 2018年05期 28 33 1710534 杨昇<sup>1</sup>,王钧<sup>2</sup>,李改云<sup>1</sup>,范东斌<sup>1*</sup> 木质格栅夹芯胞元结构的平压力学性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805005 由低密度和增强复合材料制成的超轻夹层结构具有优异的比强度、比刚度和较大的互连空间,基于这种结构特点,可以将其应用于木质工程材料结构的优化中。为得到一种轻质高强、设计空间大的木质夹芯结构以适应现代木结构建筑的需求,研究了木质金字塔型格栅夹芯结构胞元的平压力学性能,建立了金字塔型格栅夹芯结构的力学模型,计算分析了平压状态下的载荷与芯子形变位移间的关系。设计并制作了面板厚度相同、芯子直径不同的3种胞元结构,利用ANSYS有限元软件仿真并测试了3种胞元结构的平压力学性能。研究结果表明:在满足小于组成材料极限应力条件下,胞元承载能力由面板与芯子共同决定。芯子是受力主体,芯子的直径与胞元的承载力成正比,与胞元的比强度成反比,芯子直径越大,胞元的平压能力越强,但性能并非最优; 平压状态下3种胞元结构的比强度均高于其组成材料的比强度,属于高比强度的自然生物质材料构型。 2018年09月20 00:00 2018年05期 34 40 2808033 杨冬霞<sup>1,2</sup>,胡英成<sup>2</sup>,范长胜<sup>2</sup> 思茅松3种密实化改性材物理性质比较 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805006 密实化是提升低密度人工林材品质、拓展其用途的重要途径之一。以思茅松为研究对象,在考察水抽提处理对其可浸渍性影响的基础上,分析比较了糠醇化、机械压缩以及两者联合等3种密实化改性方式对其剖面密度、吸湿性、24 h吸水性和吸水厚度膨胀率的影响。结果表明:1)水抽提处理有助于提高思茅松材的可浸渍性,质量增加率可以提高11.35%,而且剖面密度分布存在显著差异; 2)浸渍可均匀提高木材厚度上的密度,机械压缩促使思茅松材形成了内高外低的密度分布,联合改性材剖面密度的分布特征类似于压缩密实化材,但内外层间的过渡更为平缓; 3)糠醇浸渍可以显著降低木材的吸水性和吸湿性,机械压缩对木材吸湿性的影响不明显,但其吸水率稍高,因糠醇树脂的原因,联合改性材的吸湿吸水性均显著下降; 4)糠醇浸渍可以显著降低木材的吸水厚度膨胀率,对压缩密实化材具有较好的定型作用,联合改性材的24 h吸水厚度膨胀率为3.3%,接近于对照材的4.1%,而压缩材为24.7%,糠醇浸渍材只有0.4%。同时,水溶液的酸碱性对木材的吸水行为也有影响。综上,糠醇化与压缩密实化的联合改性非常有潜力用于速生低密度松木材的增值加工,而热水抽提处理可以作为提高松木糠醇浸渍的预处理手段。 2018年09月20 00:00 2018年05期 41 45 1227707 胡志坚,陈太安<sup>*</sup>,董春雷 实木板材无损检测中三维点云数据的预处理 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805007 在实木板材检测过程中,利用激光线扫描技术,以设定的速度扫描待测木材的表面,获取三维数据,可实现实木板材无损检测、缺陷定位和三维模型重构。然而,三维激光轮廓扫描仪采集的原始数据不仅存在噪声的干扰,而且其密度一般也非常大,影响检测结果和后续重构。通过对采集到的实木板材表面轮廓点云数据进行预处理,不仅可以去除噪声干扰,降低点云密度,而且可将对后续重构无影响的背景点云数据去除,简化重构过程,保证曲面重构过程的精度、简度和速度。使用Chroma+Scan3350型激光轮廓扫描仪,配合实木板材无损检测装置,采集了赤松板材和樟子松板材图像,围绕采集到的原始点云数据进行预处理。在分析点云数据的噪声来源的基础上,对噪声数据进行分类,并依次滤除,可通过曲线检查法和弦高差法去除少量的异常点,根据线扫描点云数据特点,在对比高斯滤波、平均滤波、中值滤波和小波滤波的平滑处理结果后,最终选取小波滤波进行数据平滑,取得了良好的滤波效果,很好地保留了原始点云数据的上升沿、下降沿等特征信息和曲线的棱角特点。对比角度-弦高联合法与曲率采样精简法的点云数据精简结果,选取曲率采样精简法对数据进行精简,精简效果好,速度较快。 2018年09月20 00:00 2018年05期 46 51 1043245 赵乾,刘英<sup>*</sup>,杨雨图,胡忠康,周晓林 纳米碳酸钙改性处理桉木单板对胶合板弯曲性能的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805008 桉木因其材质疏松、易开裂、变形等缺陷而致其使用范围受限,为此,对桉木单板进行改性处理使其材性得到改善增强以扩大其用途。采用偶联剂KH-550对纳米CaCO<sub>3</sub>表面进行改性处理后,配制成质量分数分别为3.0%,5.0%,7.0%和9.0%的纳米CaCO<sub>3</sub>溶液,加压浸渍桉木单板,并以酚醛胶为胶黏剂热压成纳米CaCO<sub>3</sub>增强胶合板(5层),并采用FT-IR、SEM、万能力学实验机等对所获胶合板的结构与物理力学性能进行测试与表征分析。FT-IR分析表明,纳米CaCO<sub>3</sub>粒子表面上接枝了改性剂KH-550的特征官能团; SEM分析表明,改性的纳米CaCO<sub>3</sub>粒子均匀分散在桉木单板纤维上; 当纳米CaCO<sub>3</sub>质量分数为5.0%时,其处理后的质量增加率最大,达7.0%,胶合板的弹性模量、静曲强度最优,分别达到8 416和71.38 MPa,与未添加纳米CaCO<sub>3</sub>的相比分别提高了10.4%和27.1%。这是因为纳米CaCO<sub>3</sub>粒子经分散及KH-550改性后,比表面积增大,表面活性增强; 通过偶联剂的作用将纤维素和CaCO<sub>3</sub>粒子界面结合力提高,形成良好的界面结合,从而使胶合板的静曲强度、弹性模量增加。 2018年09月20 00:00 2018年05期 52 56 1016207 牟明明<sup>1</sup>,袁光明<sup>1,2*</sup>,谭林朋<sup>1</sup>,陈世尧<sup>1</sup> 聚醚离子液体在纤维素糖化过程中的亲水作用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805009 为改善纤维素原料的亲水性,提高纤维素的可及度,将具有强亲水性的聚醚引入离子液体合成出系列聚醚功能化双核咪唑类离子液体,并将其应用于纤维素的预处理和糖化研究。相对于在咪唑类离子液体中引入烯丙基、烷基、羧酸以及乙酸乙酯等阳离子功能化基团,聚醚基团的烷氧基(CH<sub>2</sub>—CH<sub>2</sub>—O)可增大离子液体与纤维素的有效接触,并作为氢键受体促进纤维素中原有氢键的破坏; 分子质量为400的聚乙二醇(PEG400)可提供足够数量和极化强度的氢原子改善亲水性; 相对于单核咪唑类,双核咪唑类离子液体醚基上的次甲基氢原子的极性增强(E<sub>T</sub>(30), 61.33 kcal/mol),形成更高的氢键酸度(α, 2.792); 聚醚功能化双核咪唑类离子液体([PEG400-(Et-Im)<sub>2</sub>][Cl]<sub>2</sub>)对纤维素溶解度高达13.26%质量分数。相对于HCOO<sup>-</sup>、Cl<sup>-</sup>和Br<sup>-</sup>阴离子功能化,OAc<sup>-</sup>功能化的[PEG400-(Et-Im)<sub>2</sub>][OAc]<sub>2</sub>具有更大的氢键碱度(β, 1.04),增加了对纤维素羟基上氢键的接受能力; 聚醚的烷氧基会带来较低的黏度(63 cP, 120 ℃),黏度表观活化能(E<sub>η</sub>)为30.11 kJ /mol,促进了离子液体与纤维素的接触与物质传输,由此获得[PEG400-(Et-Im)<sub>2</sub>][OAc]<sub>2</sub>对纤维素的高溶解度(14.76%质量分数)。纤维素在[PEG400-(Et-Im)<sub>2</sub>][OAc]<sub>2</sub>溶解过程中没有发生衍生化反应,纤维素的结晶度由85.4%降至31.6%,实现了高结晶有序结构向无定型的转化。得到的再生纤维素膜具有各向同性和均一致密的性能,热力学稳定性稍有下降。酸性聚醚功能化离子液体[PEG400-(Et-Im)<sub>2</sub>][HSO<sub>4</sub>]<sub>2</sub>催化纤维素水解中葡萄糖得率为55.8%。 2018年09月20 00:00 2018年05期 57 63 961259 王帅,陈思佳,王梓怡,任红威<sup>*</sup> 硫酸盐木质素对预处理杨木酶水解糖化的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805010 为研究水溶性硫酸盐木质素对不同预处理杨木酶水解的影响,将硫酸盐木质素(KL)进行分级处理形成水溶性硫酸盐木质素(KL5)后,分别添加到纤维素酶(CTec2)水解体系中,考察KL与KL5对绿液(GL)、酸性亚硫酸氢钠(AS)及亚硫酸钠-甲醛(SF)预处理杨木底物浆料酶水解糖化效率的影响。结果表明:在GL预处理条件下,随着KL5用量的增加,各聚糖转化率和酶水解反应速率均显著提高,当KL5用量为0.1 g/g时,底物总糖转化率达到最大值83.1%,但添加KL会抑制酶水解糖化效率; 在AS和SF预处理条件下,底物中添加KL5后各聚糖转化率与GL预处理酶水解各聚糖转化率相似; 在较低浓度条件下,KL5对GL预处理酶水解效率的促进作用明显优于Reax 85A和PEG 4000添加剂。改性工业废渣硫酸盐木质素作为酶水解助剂能够明显提高酶水解糖化效率,为高效利用过程废液废渣组分、减少水解酶的用量成本提供理论依据。 2018年09月20 00:00 2018年05期 64 70 924018 郭天雨,王琰,吴淑芳,金永灿<sup>*</sup> 不同温度下分级水提罗望子多糖的结构与性质 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805011 罗望子多糖(TSP)结构特殊、复杂,但该木葡聚糖具有优异的流变性、胶凝性、黏膜黏附性、生物相容性和良好的药物缓释性能。为促进TSP在医药凝胶材料等领域的高值化利用,根据TSP对温度独特的响应,将TSP在3种不同温度(30, 55, 80 ℃)下进行分级水提。结果表明,所得3种粗多糖(TSP30、TSP55和TSP80)的醇沉形态存在显著差异,粗多糖得率分别为14.23%,21.22%和36.07%。经纯化后,测得3种纯化多糖(PTSP30,PTSP55和PTSP80)均由半乳糖、木糖、葡萄糖组成,其比例分别为1.00:1.42:2.45,1.00:1.74:3.04和1.00:1.71:2.97,平均分子质量分别为2.187&#215;10<sup>5</sup>,6.886&#215;10<sup>5</sup>和8.759&#215;10<sup>5</sup>,且分子质量越大的多糖均一性越好。X射线衍射(XRD)测定结晶度结果表明TSP55&gt;TSP80&gt;TSP30。质量分数为1.5%的TSP30和TSP55多糖溶液均表现为牛顿流体,TSP80表现出剪切变稀的假塑性且具有较高的表观黏度。TSP55-乙醇凝胶和TSP80-乙醇凝胶强度分别为256和1 126 g(Bloom),而TSP30与乙醇不能形成凝胶。凝胶冷冻干燥后采用扫描电子显微镜(SEM)观察到TSP80-乙醇凝胶呈现较为有序的三维多孔网状结构,而TSP55-乙醇凝胶结构较为无序。3种温度水提TSP的结构和性质具有明显差异:TSP30分子质量小且分支度高,适用于开发为生物活性多糖; TSP55分子质量较小、黏度较低,具有开发为膳食纤维的潜力; TSP80相对具有较高的黏度及形成高强度凝胶的能力,可用于制备凝胶材料。 2018年09月20 00:00 2018年05期 71 77 1632356 韩明会,刘彦涛,朱妙馨,黄镕,蒋建新<sup>*</sup> 变风补料对里氏木霉产纤维素酶的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805012 为应对资源短缺及环境问题,生物质作为可再生生物资源越来越受到关注。纤维素酶催化纤维素水解为葡萄糖是生物转化的关键环节。为提高纤维素酶的生产能力,在分批补料产酶过程中改变各阶段通风量,控制发酵液溶氧量, 促进菌丝体的生长及酶的合成。以微晶纤维素为碳源,里氏木霉(Trichoderma reesei)Rut C30为产酶菌株,分批补料生产纤维素酶,摇瓶滤纸酶活达到14.5 U/mL。在3 L的发酵罐中,恒定通风量,分批补料生产纤维素酶,酶活第10天达到13.7 U/mL。对纤维素酶生产各阶段的通风量进行调整和优化,当通风量第1天为20 L/(L·h)、第2~3 天为 30 L/(L·h)、第4天及以后为25 L/(L·h)时,发酵液溶氧水平得到明显改善,稳定在15%~30%,菌丝体浓度稳定,滤纸酶活达到18.3 U/mL,纤维素酶产率为93.5 U/(L·h),纤维素酶得率为481.6 U/g 微晶纤维素。纤维素酶活提高了33.6%,周期缩短2 d。缩短补料周期至8 h,滤纸酶活达到18.5 U/mL,提高35%。通过控制通风量,提高纤维素酶产率,降低纤维素酶的生产成本,促进工业化酶制备。 2018年09月20 00:00 2018年05期 78 83 890777 王步成,吴杨林,白合超,蒋露,勇强,余世袁<sup>*</sup> 聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合薄膜的制备与性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805013 利用生物质纳米纤维素纤维的高强度和高长径比,向聚乙烯醇中引入纳米纤维素,可改善薄膜的拉伸性能。针对聚乙烯醇阻隔性能的改善问题,选用片层的还原氧化石墨烯作为增强相,将自制的纳米纤维素和氧化石墨烯加入聚乙烯醇溶液中,以D-果糖为绿色还原剂,分别添加质量分数0.2%,0.4%,0.6%,0.8%的还原氧化石墨烯,采用浇涂法制备聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合薄膜。通过纳米纤维素与石墨烯的协同增强作用,研制了兼具优良阻隔性能和拉伸性能的生物降解薄膜。结果表明,当纳米纤维素和石墨烯质量分数分别为0.8%和0.6%时,聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合薄膜的拉伸强度、氧气透过系数、对水的接触角和吸水率分别为88.76 MPa、0.592&#215;10<sup>-15</sup>cm<sup>3</sup>·cm/(cm<sup>2</sup>·s·Pa)、90.5°和72.9%。但石墨烯的用量存在一个阈值,当质量分数高于0.6%时,复合薄膜的力学和阻隔性能反而下降。 2018年09月20 00:00 2018年05期 84 90 1274419 王希,郭露,冯前,魏婧,施礼纳,连海兰,徐长妍<sup>*</sup> CNF/CNC混合气凝胶的特性研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805014 通过混合不同类型的纳米纤维素制备混合气凝胶,分析其性能特征。将桉木纸浆经化学预处理,结合机械研磨法制备得到纤维素纳米纤丝(cellulose nanofibril, CNF),桉木微晶纤维素(MCC)经硫酸水解法制备得到纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystal, CNC),通过透射电镜与X射线衍射仪观测发现二者具有不同的长径比和结晶度。利用悬浮滴定、叔丁醇置换、冷冻干燥等方法制备球形CNF气凝胶和CNF/CNC混合气凝胶,采用扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、比表面积分析仪、万能力学试验机对气凝胶的微观形貌、化学官能团、比表面积、平均孔径及压缩性能进行表征,结果表明:CNF气凝胶内部呈现三维网络结构,片状与纤丝状交织,比表面积为91.07 m<sup>2</sup>/g,平均孔径为14.81 nm,受压缩到80%应变时,压缩强度为0.125 MPa; 添加不同比例的CNC制备CNF/CNC混合气凝胶,当CNC添加量为25%时,气凝胶内部纤丝结构取代片状结构,孔隙更加均匀,比表面积升至143.09 m<sup>2</sup>/g,压缩强度增至0.2 MPa,化学官能团和晶型结构未发生明显变化。当CNC添加量过大(50%)时,则会造成各项性能的减弱。 2018年09月20 00:00 2018年05期 91 96 1457693 张天蒙<sup>1</sup>,张洋<sup>1*</sup>,江华<sup>2</sup>,刘双<sup>1</sup>,姚远<sup>1</sup> 利用Hummers法混合酸液制备氧化石墨烯/纤维素复合材料 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805015 Hummers法是制备氧化石墨烯(GO)的一种重要方法,其操作简单、反应条件温和,但该方法反应结束后混合液中仍残留大量的酸。在不对Hummers法制备的混合液进行任何洗涤过滤处理的前提下,直接将经过预处理的木质纤维素溶解于混合液中,在45 ℃水浴条件下反应2 h后,将混合物透析处理至中性,并经冷冻干燥或超声-冷冻干燥处理后制得GO/纤维素复合材料。采用SEM、XRD、红外及拉曼光谱等表征方法对GO/纤维素复合材料进行分析。结果表明,利用本研究的方法可制备GO/纤维素复合材料,且该复合材料的冻干粉易分散于水溶液中,且溶液能稳定保持一段时间。该研究简化了制备GO/纤维素复合材料的方法,缩短了反应时间,节约了制备成本,充分利用了反应液中的硫酸,可在一定程度上降低对环境的影响。 2018年09月20 00:00 2018年05期 97 102 2967718 苗媛媛,张晨阳,黄帝郡,田磊,赵天际,翟学勇,刘镇波<sup>*</sup> 涂层硬质合金刀具车削交趾黄檀的磨损特性 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805016 针对涂层木工刀具的磨损特性,通过涂层硬质合金刀具车削交趾黄檀试验,借助扫描电子显微镜及能谱仪对刀具的磨损表面进行观察分析,以研究在车削加工交趾黄檀工件时不同加工参数对涂层硬质合金刀具的磨损影响。根据试验结果可得:随着每层切削速度的增大,刀具的后刀面磨损量亦随之增加; 然而随着切削路程的增大,不同的外层切削进给速度和成型切削进给速度对刀具后刀面磨损量的影响逐渐减小。在相同的加工参数条件下,随着切削路程的增加,刀具的涂层剥落先后顺序为TiN-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-TiC,直至涂层完全剥落,露出基体,最终涂层失效。在刀具涂层失效过程中,涂层常伴有片状脱落现象。在涂层完全失效后,刀具基体与工件主要产生氧化磨损和粘结磨损。因此,在车削加工木制工艺品时,选择合理角度结构的刀具,设定合理的加工参数,不仅可以提高加工效率,还可以提高刀具使用寿命。 2018年09月20 00:00 2018年05期 103 108 1672168 朱南峰<sup>1</sup>,徐慧玲<sup>2</sup>,朱兆龙<sup>1</sup>,郭晓磊<sup>1</sup> 基于激光测距传感器的树干横截面轮廓检测 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805017 利用声波的传播速度构建声学断层图像,已成为一种有效的木材无损检测方法。在实践中发现,树干横截面形状对林木声学断层成像的精度有显著影响。然而,现有研究都是假设树干为圆形的,导致生成的声学断层图像与实际情况不符。为了精确检测原木、活立木的树干横截面形状,研制了一种基于激光测距传感器的树干横截面轮廓检测仪器。采用滚珠丝杆在树干周围建立等边三角形,并利用步进电机驱动激光测距传感器沿滚珠丝杆移动,检测不同位置上树干表面的样本点与滚珠丝杆间的垂直距离,然后通过坐标平移、坐标旋转等坐标转换方法将样本点的测量数据转换到同一个坐标系,最后利用3次样条插值算法对所有样本点进行曲线拟合,可以方便地绘制出待测树干的轮廓。详细介绍了检测仪器的机械系统、电路系统、软件系统的设计方法,并分别采用近似圆形和不规则形状的原木样本进行了实验。实验结果表明,该仪器绘制的树干轮廓与真实情况基本一致,生成的轮廓曲线长度与树干周长之间的相对误差为0.83%。 2018年09月20 00:00 2018年05期 109 114 1124356 蔺陆军<sup>1</sup>,方益明<sup>2,3*</sup>,郑红平<sup>1</sup>,周德全<sup>1</sup>,蒋昊<sup>1</sup> 自走式四圆锯割灌机的设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805018 在分析和研究国内外割灌机以及灌木生长特性的基础上,设计了一种适应我国国情的自走式四圆锯割灌机,为我国灌木资源的有效利用提供技术支持。在对内蒙古、西藏和新疆等地区进行实地考察的基础上,确定了自走式四圆锯割灌机的设计方案,运用三维软件完成自走式四圆锯割灌机整体结构及关键零部件设计。首先介绍了整机的结构与工作原理,由于灌木切口的质量会直接影响灌木的再次生长,因此,主要分析了锯切所需的锯切力、进给速度、主轴功率等影响切削质量的关键要素,阐述了关键机构的设计原理与具体结构:支撑调节机构和拨挡机构。最后对样机进行了试验验证,试验结果证明:割灌机的切割质量可达预期设计效果,支撑调节机构可以调节灌木的伐根高度5 cm; 拨挡机构可以实现被割倒的灌木朝同一方向倾倒,便于灌木的收集清理。该机器的设计符合预期设计要求。 2018年09月20 00:00 2018年05期 115 120 5864627 杨春梅,陈叶叶,马岩<sup>*</sup>,姬广磊,缪骞,谭望,孙天宇 基于CNN的无人机遥感影像质量评价 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805019 运用无人机的遥感影像来调查林地状态是一种有效的途径,为了进一步提升遥感图像质量的评价精度,笔者提出了一种基于卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)的无人机遥感图像质量评价方法,主要包括图像采集与预处理、数据扩增、模型训练和测试4个阶段。首先对无人机采集到的遥感图像进行主观质量打分,分别获取同一区域不同阶段图像的质量分数; 然后运用图像旋转和剪裁等方法对遥感图像进行数据扩增,将扩增后的图片和原始图片融合作为实验数据集; 其次在Caffe深度学习框架中构建基于CNN深层特征的回归模型,并训练; 最后,根据已建立好的深度回归模型和学习到的参数,预测无人机遥感图像的质量分数。结果表明,提出的方法可以取得较准确的评分效果,在保证客观打分的同时,能基本保持和人眼视觉的感受一致。 2018年09月20 00:00 2018年05期 121 127 2082182 许等平<sup>1</sup>,任怡<sup>1</sup>,闫哲<sup>1</sup>,业巧林<sup>2</sup>,张冬<sup>2</sup> 装配式圆竹结构螺栓连接节点的力学性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805020 近年来,随着新型结构和绿色建材的推广和发展,竹材作为结构材料用于建造新型竹结构建筑开始得到越来越多的关注。针对装配式圆竹结构螺栓组合节点,采用单螺栓、双螺栓和节点域高强度砂浆强化处理3种形式进行静力加载试验研究,分析其承载力和破坏形态。试验结果表明:装配式圆竹结构螺栓组合节点在保证一定构造条件后,可以有效避免脆性破坏,同时使竹材和螺栓的力学性能均能得到充分发挥并形成延性破坏,节点整体受力性能良好。采用双螺栓节点设计及节点域高强度砂浆强化措施可以明显提高螺栓组合节点的承载能力。基于试验建立了力学模型,并推导出组合节点的理论求解公式。通过结果比较发现,解析值和实测值的平均比值可达0.98,表明解析方法具有可适用性。该理论模型可以作为圆竹结构螺栓组合连接节点承载力计算的参考公式。 2018年09月20 00:00 2018年05期 128 135 1967107 胡行,杨健<sup>*</sup>,王斐亮,张杨梅 表面入渗法诱导碳酸钙沉积加固海相粉土研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805021 目前利用微生物诱导碳酸钙沉积加固土体主要是采用注浆方式,处理对象主要是粒径较大的砂土。相比注浆胶结方法,表面入渗法具有操作简单、便于实施的优点,但容易受土中孔隙尺寸的限制。以海相粉土为处理对象,探讨将生物胶结同表面入渗法相结合加固土体。由于粉土粒径小,为解决孔喉尺寸与微生物尺寸相容性问题,采用上清液替代菌液同胶结液交替入渗的方法加固试样。结果表明,该方法可以避免生物封堵,处理后的试样上部能形成具有水稳定性的胶结层,但加固厚度有限。为了进一步提高加固深度,采用将菌液和粉土拌和制样,然后循环入渗胶结液的方法进行加固。水稳定性和碳酸钙测试结果均表明,采用该方法的加固深度明显增加,可以在整个试样高度上形成有效胶结。通过对比试验,验证了该方法对不同尺寸试样的有效性,并发现胶结液浓度对于加固效果有直接影响。研究结果可对实际工程中采用不同方法对粉土进行生物处理提供依据。 2018年09月20 00:00 2018年05期 136 141 1109611 彭邦阳,赵志峰<sup>*</sup> 高速公路隧道下伏小煤窑采空区洞内注浆处治技术 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805022 高速公路隧道下伏小煤窑采空区对衬砌结构稳定影响较大,给隧道施工带来较大风险与潜在危害,按现行技术细则要求对下伏采空区处治范围大、费用高、施工难。笔者以鱼洞Ⅰ号隧道为实例,根据下伏小煤窑采空区规模和特点提出隧道开挖后洞内注浆进行处治措施,通过洞内物探、钻探等手段探明采空区具体位置,采用数值模拟对洞内注浆处治效果进行分析,通过工程实践保证了隧道施工及结构安全。结果表明:隧道下伏采空区对隧道围岩及衬砌结构稳定性影响较大,使得隧道围岩及支护结构最大竖向位移分别达到-0.223 8 m和+0.312 2 m,隧道底板与采空区顶板之间的围岩大部分处于塑性变形状态; 现行隧道下伏采空区稳定性评价及处治范围偏于保守,地表注浆处治费用高、难度大; 隧道洞内注浆处治下伏小煤窑采空区具有较好效果,隧道结构变形处于可接受范围,可保证隧道施工及结构安全。对于无序开采、资料匮乏、回采率低等隧道下伏小煤窑采空区,采取洞内注浆措施进行处治,可显著减小采空区处治费用及施工难度,为类似工程建设提供参考和借鉴。 2018年09月20 00:00 2018年05期 142 149 2244518 苟德明<sup>1</sup>,田娇<sup>1</sup>,李佳佳<sup>2</sup>,张永兴<sup>2</sup> 基于NX的竹木拼花地板个性化定制 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805023 为快速响应市场上对竹木拼花地板个性化定制需求,地板企业需要一套有效的设计方法和一款高效的软件工具。在剖析生成拼花图案的加工工艺基础上,提出基于NX软件实现竹木拼花地板个性化定制,并利用NX/OPEN二次开发工具和NX的用户专用化配置功能开发了CAD/CAM高效集成系统。在CAD模块中建立了竹木地板的结构参数,实现了地板参数化建模。在拼花图案的设计中,首先利用草图绘制和图库导入功能实现了拼花图案几何轮廓的设计,其次经分割面功能处理后,利用贴图和颜色编辑器功能实现了拼花单元的个性化搭配,最后利用建立雕刻凹槽功能实现了装饰雕刻花纹的生成。同时也开发出一键导出拼花图案几何轮廓的二维图纸功能,以供激光下料的尺寸支持。在CAM模块中针对雕刻花纹工序的加工模板进行了配置,同时利用NX/Post Builder对NcStudio系统进行了后处理器配置。另外将生成的G代码导入NcStudio仿真免卡版中进行验证,并成功证明了所配置后处理器的有效性。该系统能快速实现竹木拼花地板个性化定制,满足市场上的个性化定制需求。 2018年09月20 00:00 2018年05期 150 157 1989705 王凯<sup>1</sup>,楼丁山<sup>1</sup>,倪忠进<sup>1*</sup>,倪益华<sup>1</sup>,吕艳<sup>1</sup>,仰宗苗<sup>2</sup> 办公座椅坐姿行为的聚类与分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201805024 工作者的坐姿行为与办公座椅设计具有密切关系。将微软Kinect动态捕捉技术应用于办公坐姿研究中,设备将捕捉到的办公姿态形成三维空间坐标数据及RGB图像,使用GBR和FCM方法在Matlab数据分析软件中对数据集聚类,求出每类平均姿态,分析坐姿类型及转换规律。研究结果表明:人的办公坐姿共有4种类型,每种坐姿类型又具有丰富的子类型,与任务关联后可分为技能性姿态、适应性姿态和主动性姿态3种姿态。坐姿类别1的场景是操作电脑,属于技能性姿态; 坐姿类别2的场景是移动化办公,属于主动性姿态; 坐姿类别3的场景是接/打电话,坐姿类别4是休息场景,均属于适应性姿态。每类坐姿保持时间不同,坐姿类别1,2,3,4的持续时间分别为11.6,13.7,2.8和17.2 min。 2018年09月20 00:00 2018年05期 158 164 2031776 孙辛欣<sup>1,2</sup>,周頔<sup>2</sup>,姜斌<sup>2</sup>,许柏鸣<sup>1*</sup>