Прочность цсп на изгиб: О прочности ЦСП – компания АО «ТАМАК»

ЦСП – технические характеристики, применение

Перед тем как ознакомиться с характеристиками и способами применения данного материала, напомним: ЦСП – цементно-стружечные плиты, отличающиеся особой экологичностью. Эти плиты лучше всего подойдут для создания безопасного для здоровья человека дома. Цементно-стружечные плиты обладает целым ассортиментом достоинств: негорючие, экологически чистые, а также его относят к группам стройматериалов, применяемых в технологиях так называемого «сухого монтажа».

Внешне ЦСП представляют собой идеально гладкие плиты, вписывающиеся в любой интерьер и дизайн.

Изготовление цементно-стружечные плиты

ЦСП делают из проверенного временем сырья — из древесной стружки и цемента, к которым добавляют определенную долю химических модификаторов, минерализующих древесную стружку. Именно минерализация древесной стружки делает их устойчиво к гниению и эрозии. Минерализация трансформирует стружку в состояние, в котором она способна сопротивляться погодным условиям, химикатам, насекомым, огня, грибкам, грызунам, гнили и влаге.

В их состав входят:

1. Тонкие листы стружки хвойных пород — 24%.
2. Портландцемент – 65%.
3. Химические вещества, связывающие эти два компонента – 4%.
4. Вода – 9%.

Все эти вещества смешиваются вместе, а затем спрессовываются.

В химических добавках и заключён главный секрет универсальности ЦСП. Они снижают вредное воздействие цемента на древесину и придают этому материалу массу достоинств, превращая стружку в особый минерал.

Преимущества ЦСП

Плюсов у таких плит достаточно для того, чтобы выбрать её для отделки помещений:

• Экологичность. Основу плит составляют натуральные материалы, а химический состав не выделяет веществ, ядовитых или опасных для человека в процессе эксплуатации.
• Небывалая прочность. ЦСП идеально подходит как для отделки пола, так и для отделки потолка.
• Влагостойкость. Она равна влагостойкости каменных материалов. Поэтому плиты можно применять в помещениях и низкой, и высокой влажности.
• Морозостойкость. При частой разморозке и заморозке не меняет своей формы и размера.
• Режется, как OSB плиты.
• Звукоизоляция. Идеально подойдут для отделки стен в тех местах, где слишком шумно. Эффективно гасят посторонние звуки.
• Огнеупорный. Плиты стойко переносят высокие температуры.
• Устойчивость к грибкам, плесени и гниению.
• Грызуны и насекомые равнодушны к этому материалу, так что от них плиты не пострадают.
• Сочетаются с большинством отделочных материалов.
• Низкая стоимость.

При таком солидном перечне достоинств, ЦСП имеет хоть и малочисленные, но существенные недостатки.

Минусы ЦСП

К недостаткам плит можно отнести:

• Большой вес. Такую плиту тяжело транспортировать на верхние этажи и кровлю. Вес средней плиты колеблется от 73 до 85 килограмм.
• Если положить листы на неровную поверхность, то они могут треснуть, как каменные листы. Если хотите этого избежать, то убедитесь, что пол, стены, потолки идеально ровные.
• Низкая прочность на изгиб. Такой материал не подходит для строительства арок или сооружений, имеющих изогнутые линии.

Технические параметры

Размерный ряд цементно-стружечных плит включает в себя плиты:

• Длиной от 2,7 до 3,2 метра. Обычно закупаются 3-х метровые плиты.
• Шириной 1,25 метра.
• Толщиной от 8 до 36 миллиметров. Чаще всего использую плиты 10, 16 и 20 миллиметров.

Толщина и длина влияют на вес плиты. С увеличением толщины, увеличивается значение веса плиты. Например, 8-миллиметровая плита имеет вес 36,45 килограмм, а 36-миллиметровая – 194,4 килограмма.

 Другие технические показатели следующие:

• Плотность от 1100 до 1400 кг/м³. Она зависит от уровня влажности.
• Прочность – на изгиб 9-12 Мпа, на растяжение – 0,4 Мпа. Вот почему ЦСП не годятся для строений с изогнутой формой. Но цементно-стружечные плиты прекрасно подвержены продольной деформации.
• Стандартная влажность – 9%.
• Паропроницаемость — 0,03 мг/(м·ч·Па). То есть пористый материал этих плит «дышит», что можно отнести к достоинствам ЦСП.
• Теплопроводность — 0,26 Вт/(м·К). Она гораздо выше, чем у кирпича или бетона.

Теперь рассмотрим, где применяют плиты с данных перечнем свойств.

Виды ЦСП и их применение

Важно помнить, что существует два вида цементно-стружечных плит. Это гладкие и шероховатые плиты.

Гладкие — хороши для внутренней отделки комнат. На них хорошо держатся обои, ложится акриловая краска, укладывается плитка, линолеум, ламинат, ковролин. Используя их, можно создать идеально ровное помещение, напольное покрытие. Они подходят для облицовки ванных комнат, так как обычно пропитаны веществом, защищающим от влаги.

Шероховатые – идеальны для внешней облицовки зданий. С их помощью легко выровнять стены, создать кровельный пирог, опалубки. Из них изготавливают сэндвич-панели, которые могут служить для создания тропинок и дорожек.

Также из ЦСП можно возводить заборы, сооружать мебель, поддоны и крупные складские конструкции.

Применение ЦСП во внутренней отделке сооружений

Благодаря таким качествам, как огнестойкость (может противостоять пламени в течение 50 минут), влагостойкость и удобство в работе (легко режется, хорошо вбиваются гвозди и вкручиваются саморезы) ЦСП – отлично подходит для внутренней отделки зданий. Из них получаются отличная черновая обшивка для стен или каркаса, межкомнатные перегородки, изолирующие звук. Но ЦСП обычно скупают для отделки пола. Остановимся на этом процессе подробней:

1. Сначала нужно уравнять и проверить поверхность, которую собираетесь покрывать ЦСП. Все неровности необходимо устранить – зашпаклевать или заделать цементным раствором, если опора бетонная. Если земляная (делается на первом этаже дома), то необходимо создать насыпную подушку из песчано-гравийной смеси толщиной около 20 см.
2. На опорные кирпичные столбы укладывают гидро- и звукоизоляцию.
3. Сверху укладываются лаги (деревянные бруски 5 * 8 см) на расстоянии друг от друга от 0,5 до 1 метра.
4. На них монтируется тонкие ЦСП.
5. Поверх тонких плит прокладывают гидроизоляцию и утеплитель. Этот слой лучше сделать уже лаги на 2-3 сантиметра, чтобы создать вентиляционный зазор.
6. Затем покрывают ЦСП, закрепляя их саморезами с потайными головками. Толщина плиты должна быть не более 20 миллиметров, если вы делаете пол для жилых помещений. Для складских – подойдут плиты толщиной 24-36 миллиметров.

Таким образом, вы получите тёплый и прочный пол, который прослужит вам не один десяток лет. Но ЦСП можно применять не только внутри, но и снаружи дома.

Применение ЦСП для внешней отделки сооружений

Листы ЦСП невероятно удобны для внешней отделки строений. Они морозостойкие, сохраняют тепло и не повреждаются при взаимодействии с влагой. И можно использовать плиты абсолютно любой толщины. Кроме того, их легко покрасить или покрыть штукатуркой. Однако поверхность плит в этом не нуждается.

Обычно на стены набивают маяки, поверх которых просто укладывают цементно-стружечные плиты. 

Для заделки стыков применение шпатлевки недопустимо. Лучше для этих целей использовать герметик. Он не трескается и подстраивается под действие атмосферных осадков.

Интересно смотрятся дома, стены которых облицованы ЦСП под кирпич. Сейчас существует и другая декоративная отделка этих плит. Выглядит такой дом великолепно, а затрат трудовых и финансовых ресурсов потребует минимальных.

ЦСП также используют для создания опаблуки много— или одноразового пользования. Такие плиты не дают влаге проникать в дом, что предотвращает появление сырости благодаря хорошей влагостойкости. 

Как было сказано выше, из цементно-отделочных плит изготавливают сэндвич-панели. Они обладают высокой жёсткостью, что позволяет улучшить жёсткость конструкции в целом. Из них можно в короткие сроки собрать дом с хорошей теплоизоляцией. Трудности могут возникать лишь из-за огромного веса таких плит. Имея толщину 36 миллиметров, они весят 400 килограмм.

Так что же можно построить из цементно-стружечных плит?

• контейнер для компоста;
• ограждения;
• жилые сборные дома;
• потолка;
• туалеты;
• столешницы;
• сэндвич-панели несъемную опалубку в монолитных зданиях;
• пол;
• подоконники;
• теплый пол;
• погреба;
• перегородки пожаробезопасные и звукоизоляционные;
• короба вентиляции;
• собачьи будки;
• строительные блоки;
• дорожки;
• двери;
• ангары.

Проанализировав написанное выше, можно с полной уверенностью сказать, что цементно-стружечные плиты — это экономический перспективный материал, совокупными свойствами которого ни один материал на современном строительном рынке не обладает.

 В магазине «Ремонстр» вы сможете приобрести данный листовой материал по выгодной цене и на выгодных условиях.

Вам могут понравиться

ЦСП 10 мм (3,2х1,25 м)

ЦСП 12 мм (3,2х1,25 м)

области применения цементно-стружечных плит, характеристики и свойства

ЦСП — универсальный материал, который широко применяется в строительстве, внешней и наружной обшивке, разработке мебели, каркасов. Листы состоят из нескольких слоев древесной прессованной щепы, соединенной портландцементом и рядом специальных добавок. Плиты различаются размерами, предназначением и характеристиками в зависимости от области применения. Цементно-стружечные плиты популярны благодаря безопасному составу для человека и окружающей среды, возможности использовать во влажных помещениях и прочности материала.

Области применения

Благодаря разнообразию толщины, размеров и характеристик плит, их используют во многих областях строительства, например:

• Обшивка стен и перегородок. Экологичность листов позволяет использовать их во внутренних жилых помещениях, а низкая влагопроницаемость — в банях, ванных комнатах и бассейнах. С помощью цементно-стружечных плит можно быстро добиться ровной поверхности стен для дальнейшей отделки. Листы также используют и для каркасных перегородок в качестве звукоизолирующего материала;
• Навесные фасады. Плиты используют в качестве вентилируемой внешней обшивки дома, защищающей здание от ветра, влаги. Для этой области применения особенно важна пожарная безопасность и влагонепроницаемость материала;
• Опалубка. В отличие от обычного использования опалубки как временной конструкции, с помощью ЦСП можно создать несъемную опалубку, совместив ее производство с отделкой дома;
• Садовые дорожки. С помощью панелей создается ровное покрытие для дальнейшей укладки плит. Влагонепроницаемость и прочность листов защищает дорожки от провалов и повреждений;
• Обшивка кровли. ЦСП применяют при монтаже плоской кровли. Плотные жесткие листы выдерживают большие нагрузки на крышу здания;
• Устройство пола. Плиты, обладающие большой прочностью на изгиб, влагостойкостью и теплоизоляцией, применяют для монтажа чернового напольного покрытия.

Характеристики и свойства

ЦСП плиты считаются универсальным строительным материалом, превосходящим по характеристикам фанеру и дсп. У многофункциональных плит большое количество преимуществ перед сходными материалами:

• можно использовать для внутренней, внешней отделки, для пола;
• соответствует всем строительным стандартам для применения в разных областях: устойчив к разным климатическим условиям, грызунам и насекомым, возгораниям, гниению;
• безопасны для окружающей среды благодаря отсутствию вредных ферментов при производстве;
• благодаря ровной гладкой поверхности листы легко поддаются дальнейшей отделке;
• высокий шумоизоляционный индекс до 30 дБ;
• модуль упругости на изгибе до 4500 МПа.

Размеры и масса

Панели ЦСП имеют большое количество размерных показателей, от которых зависит область применения сырья, его вес и стоимость. В зависимости от этих параметров выделяют несколько стандартных типов плит с размерами 2700×1250 мм, 3000×1250 мм и 3200×1250 мм. Для каждого размера плиты существует несколько видов толщины и материала, от чего зависит вес готового листа. Стандартная толщина — от 8 до 26 мм. Наиболее плотное и толстое сырье рекомендуется использовать для внешней отделки и монтажа плоской кровли. Тонкими панелями, как правило, обшивают стены внутри помещения и монтируют каркасы. Вес одного листа среднего размера составляет от 40 до 145 кг.

Методы крепления

При строительстве плиты необходимо прикрепить к каркасу. Плотный материал крепят несколькими крепежными элементами:

• Анкерные болты. Применяют при установке перегородок и навесных фасадов для крепления кронштейнов к стене;
• Заклепки. Для крепежа используют заклепочник. Применяется при работе с кронштейнами для закрепления обрешетки;
• Дюбель-грибок. Применяется для крепежа утеплителя;
• Гвозди. Металлические винтовые крепежи с оцинкованными метизами используют для работы во влажных помещениях. Для надежного крепежа длина гвоздя должна превышать толщину плиты в 2,5 раза;
• Саморезы. Для крепежей используют шуруповерт, предварительно подготовив отверстия для крепления. Саморезы с потайной шляпкой и сверлом могут применяться без подготовки отверстий. Наиболее оптимальный метод крепежа, благодаря действию самореза на отрыв.

Панели ЦСП широко используются в строительстве и отделочных работах благодаря большой области применения. Листы обладают полезными характеристиками, которые позволяют работать с материалом в любых климатических условиях, а также в разных помещениях, что выделяет панели среди аналогичного менее долговечного сырья. Материал обладает разными размерами, толщиной и весом, что делает ЦСП подходящим как для внутренней, так и для внешней отделки.

Рекомендованные товары

Полезные материалы

Плиты GLUNZ на складе!

Подробнее

OSB-4 11 мм 2440 на складе!

Подробнее

Чем заделать стыки OSB плит

Подробнее

Строительные плиты для пола

Подробнее

Опалубка из OSB плит

Подробнее

Чем и как покрасить ОСБ внутри помещения

Подробнее

Получи расчет кровли бесплатно!

Подробнее

Представитель OSBmarket.ru в Твери

Подробнее

Kronospan OSB 4 на складе!

Подробнее

Строительные плиты для стен

Подробнее

Выбираем: ОСБ плиты или гипсокартон

Подробнее

Хозблок из ОСБ плит

Подробнее

ГВЛ для пола

Подробнее

Пеностекло – что это такое, характеристики, применение

Подробнее

EGGER — жаркая зима!

Подробнее

Пеностекло для цветов: что это и как использовать

Подробнее

Возврат к списку

Модель с двумя переменными для прогнозирования влияния содержания влаги и плотности на прочность на сжатие параллельно волокнам бамбука мосо

Модель с двумя переменными для прогнозирования влияния содержания влаги и плотности на прочность на сжатие параллельно волокнам бамбука мосо бамбук

Скачать PDF

Скачать PDF

• Примечание
• Опубликовано: 30 июля 2014 г.

• Hankun Wang ¹ ,
• Wanju Li ¹ ,
• Dan Ren ¹ ,
• Zixuan Yu ¹ &
• …
• Yan Yu ¹  

Журнал науки о древесине
том 60 , страницы 362–366 (2014)Цитировать эту статью

• 814 доступов

• 17 цитирований

• Детали показателей

Abstract

Хорошо известно, что механические характеристики бамбука существенно зависят от содержания влаги (MC) и удельной плотности. Однако до сих пор ни в одном из опубликованных исследований не предпринималось попыток объединить эти два фактора в одну прогностическую модель. В этой статье была создана и подтверждена модель с двумя переменными для прогнозирования комбинированного воздействия MC и удельной плотности на прочность на сжатие параллельно волокнам (CSP) для бамбука мосо. Результаты показывают, что модель с двумя переменными способна прогнозировать CSP для бамбука переменной плотности и MC со значительно более высокой точностью, чем любая из моделей с одной переменной. Предполагается, что эта модель может сыграть важную роль в поддержке неразрушающих оценок механических свойств бамбука, что значительно расширит возможности применения инженерных изделий на основе бамбука в коммерческих областях.

Введение

Бамбук представляет собой типичный армированный натуральным волокном композит, в котором волокна используются в качестве армирования, а клетки паренхимы — в качестве матрицы [1–3]. Радиальное градиентное распределение волокон дополнительно придает бамбуку характеристики естественно функционального градиентного материала [4]. Однако для содействия широкому применению бамбука в строительстве и других инженерных областях требуется гораздо больше знаний и понимания его механических свойств. Было предпринято множество исследований, чтобы определить, как такие факторы, как структура, возраст, расположение вдоль стебля и плотность, а также внешние факторы, такие как содержание влаги (MC), температура и биодеградация, влияют на механические свойства бамбука и многие другие биоматериалы [5–11].

Известно, что плотность является одним из наиболее важных факторов, влияющих на механические характеристики бамбука. Хотя коэффициенты корреляции не всегда очень высоки для некоторых видов, в целом механические свойства бамбука можно линейно аппроксимировать удельной плотностью в качестве независимой переменной. МС — еще один важный фактор, влияющий на механические свойства бамбука. Чжоу и др. [12] обнаружили, что все механические свойства бамбука снижались с ростом MC до тех пор, пока не было достигнуто 30–40 % MC.

Прочность на сжатие параллельно волокнам (CSP) является особенно важным показателем для оценки пригодности бамбука для структурных применений. Предыдущие исследования показали, что как плотность, так и MC значительно влияют на CSP бамбука [5, 6, 8, 13–15]. Цзян и др. обнаружили, что CSP наиболее чувствителен к изменению MC среди нескольких выбранных механических индикаторов. Все они сосредоточились только на одном факторе: либо на плотности, либо на MC.

Учитывая, что оба фактора в значительной степени влияют на механические свойства бамбука, построение модели прогнозирования с двумя переменными может значительно улучшить наше понимание CSP с потенциальными практическими применениями в создании методов неразрушающей прогнозирующей оценки.

В этой статье была предложена модель с двумя переменными для прогнозирования CSP бамбука с различной плотностью и MC. Используя модель, CSP бамбука с любой комбинацией MC и плотности можно было бы предсказать с повышенной точностью, тем самым демонстрируя, что этот подход может предоставить полезный инструмент для управления производством и проектированием изделий из бамбука, а также расширения их использования в коммерческие приложения.

Экспериментальный

Подготовка образцов

Бамбук мосо ( Phyllostachys pubescens Mazei ex H. de Lebaie) четырех разных возрастов: 0,5, 1,5, 2,5 и 4,5 года, был собран на бамбуковой плантации, расположенной в провинции Чжэцзян, Китай. Все образцы, использованные для механических испытаний, были подготовлены с 15-го по 25-е междоузлие восьми стеблей в соответствии с GB/T 15780-1995, китайским национальным стандартом для испытаний бамбука на эксплуатационные характеристики. Стебли были разделены на бамбуковые полоски шириной 30 мм. Затем эти полоски были дополнительно переработаны в образцы с окончательным размером длины (20 мм) × ширины (толщина стенки бамбукового стебля — 3 мм) × высота (20 мм) для тестирования CSP. Все образцы были высушены на воздухе в условиях окружающей среды (относительная влажность 40–60%) в течение более четырех месяцев, прежде чем пройти контролируемое кондиционирование.

Измерение MC, удельной плотности и CSP

Удельную плотность всех образцов измеряли в соответствии с китайским национальным стандартом для бамбука (GB/T 15780-1995). Целевые уровни МС для испытаний на сжатие составляли 0, 5, 10, 15, 20, 25, 35 % и водонасыщение соответственно. МС для первых 5 групп были достигнуты путем помещения этих образцов в эксикаторы, содержащие различные насыщенные растворы солей или силикагель [10, 16–18], как указано в таблице 1. Относительную влажность (ОВ) измеряли с помощью гигротермографа (TESTO 608-h2). Образцы кондиционировались более 40 дней при постоянной температуре 23 ± 1 °C. Фактическое равновесное содержание влаги (EMC) каждого образца измеряли с помощью протокола взвешивания после кондиционирования в соответствии с методом, использованным Jiang et al. [15]. Для достижения FSP образцы бамбука сначала вымачивали в воде в течение определенного периода времени, пока они не достигли целевого увеличения веса примерно на 25 %. Затем пропитанные образцы запечатывали в пластиковые пакеты до тех пор, пока они не достигли ЭМС около 25 %, что было принято в качестве FSP для зрелого бамбука мосо [16, 19].]. Механические эксперименты проводились с использованием электронной универсальной механической испытательной машины (Instron 5582, США) в соответствии с китайским национальным стандартом GB/T 15780-1995. Для минимизации потери влаги образцы испытывали сразу после извлечения из эксикаторов.

Таблица 1 Уровни относительной влажности (RH) в экспериментах и ​​соответствующие равновесные содержания влаги (EMC)

Полноразмерная таблица

Статистический анализ

В общей сложности 640 образцов были случайным образом отобраны из большей партии образцов, которые были вырезаны из 100 стеблей бамбука мосо. 63,9% данных, полученных из каждой группы образцов, использовался для создания прогностических моделей, а оставшиеся образцы использовались для проверки прогностической достоверности моделей. Статистическая сводка по наборам данных для калибровки и прогнозирования представлена ​​в таблице 2.

Таблица 2 Статистическая сводка по наборам для калибровки и прогнозирования

Полноразмерная таблица

Для анализа данных использовался коммерческий статистический программный пакет Origin 8.0. Стандартная ошибка подбора (SEF) (определяется по невязкам подбора) и коэффициент детерминации ( Р
² ) использовались для оценки эффективности установки. Стандартная ошибка прогноза (SEP) использовалась для оценки точности установленной модели путем прогнозирования интересующего параметра для набора неизвестных образцов, которые отличаются от калибровочного набора. Прогнозирующий коэффициент детерминации ( R

² _Р

) был рассчитан как доля вариации в наборе независимых прогнозов.

Результаты и обсуждение

Модель прогнозирования CSP на основе MC как одиночной переменной

Всего было протестировано и использовано для создания модели 409 образцов. На рисунке 1а показана взаимосвязь между CSP и MC для всех протестированных образцов с четырьмя возрастами. В предыдущих исследованиях было показано, что FSP зрелого бамбука Мосо составляет примерно 23 % [15, 18]. Таким образом, ясно видно, что CSP значительно снижается с увеличением уровня MC, пока MC не достигает примерно 23 %. Далее следует минимальная вариация, когда МС поднимается выше FSP. Чтобы лучше описать корреляцию между CSP и всем диапазоном MC, было выбрано уравнение Больцмана, соответствующее экспериментальным данным, с результирующим уравнением регрессии, представленным следующим образом: 9{{\left( {\frac{{{\text{MC}} + 0,1759}}{6,7487}} \right)}} }} $$

(1)

Рис. 1

a Соотношение между прочностью на сжатие параллельно усилению (CSP) и MC. b Зависимость между прогнозируемой прочностью на сжатие (CSP ′ ) и экспериментальной прочностью на сжатие (CSP) на основе MC

Изображение в натуральную величину

Коэффициент корреляции R
² прогностического уравнения. (1) было вычислено как 0,7420, что указывает на то, что 74,20 % вариации CSP можно объяснить изменениями MC. SEF 15,56 МПа указывает на то, что эта модель не только дала хорошее соотношение, но и имела относительно низкую ошибку калибровки.

CSP образцов, использованных для проверки модели, рассчитывали по уравнению. (1). Экспериментальный CSP и прогнозируемый были построены, как показано на рис. 1b. Прогнозируемое значение хорошо совпало с измеренным с Р

² _Р

0,7639 и стандартная ошибка прогнозирования (SEP) 12,50 МПа. Большой разброс данных, показанный на рис. 1b, может быть связан с исключением из модели удельной плотности, которая, как известно, играет важную роль в CSP для бамбука [14].

Модель прогнозирования CSP на основе удельной плотности как одной переменной

Корреляция между CSP и удельной плотностью для образцов с разными MC была построена и показана на рис. 2a. Можно было четко наблюдать огромное изменение CSP, даже если плотность была одинаковой, что в основном было связано с большим изменением MC от почти сушки в печи до примерно 110 %. Для описания корреляции между CSP и плотностью была принята линейная аппроксимация, в результате чего было получено следующее уравнение:

$$ {\text{CSP}} = 151,23 \cdot \rho — 33,37 $$

(2)

Рис.  2

a Коррекция прочности на сжатие параллельно коэффициенту усиления (CSP) и плотности ( ρ ) для всех образцов бамбука. b Соотношение между прогнозируемой прочностью на сжатие (CSP ′ ) и экспериментальной прочностью на сжатие (CSP) на основе плотности ( ρ )

Изображение в натуральную величину

Коэффициент корреляции Р
² оказалось равным всего 0,4323, тогда как SEF составил 19,08 МПа. Эти значения были значительно ниже и выше, соответственно, чем соответствующие значения, указанные в уравнении. (1). Точно так же корреляция между прогнозируемым значением на основе уравнения. (2), а фактическое измеренное значение было построено и линейно аппроксимировано, как показано на рис. 2b. Результирующий коэффициент корреляции R

² _Р

0,4109и SEP 20,08 МПа указывало на точность модели прогнозирования с удельной плотностью, поскольку единственная независимая переменная была ниже, чем у модели с MC в качестве единственной независимой переменной. Это можно объяснить значительным влиянием уровней MC на CSP для бамбука, как показано на рис. 1a.

Модель прогнозирования CSP, основанная как на MC, так и на удельной плотности в качестве независимых переменных

Предыдущий анализ показал, что модели прогнозирования с одной переменной, либо MC, либо удельной плотностью, не всегда будут удовлетворительными в сложных условиях. Поэтому необходимо исследование совместного влияния этих двух факторов. Поскольку КЧП бамбука линейно увеличивается с ростом плотности, удельная КЧП (отношение между КЧП и удельной плотностью, т. е. КЧП/9{{\left( {\frac{{{\text{MC}} + 13,46}}{7,6296}} \right)}} }} $$

(3)

Рис. 3

a Зависимость между удельной прочностью и МС. b Зависимость между прогнозируемой прочностью на сжатие (CSP′) и экспериментальной прочностью на сжатие (CSP) на основе MC и плотности ( ρ )

Изображение в натуральную величину

Коэффициент корреляции R
² улучшенной модели прогнозирования достигло 0,9248, что намного выше, чем у уравнений регрессии. (1) и (2). Кроме того, SEF составляет всего 8,51 МПа. На рисунке 3b показана корреляция между экспериментальным CSP и рассчитанным CSP на основе уравнения. (3). Отличное соответствие между предсказанным CSP и экспериментальным значением демонстрирует точность улучшенной прогностической модели. Наконец, SEP составляет всего 5,91 МПа, что намного ниже, чем у моделей прогнозирования с одной переменной. Результаты показывают, что удельная плотность и влажность вместе в значительной степени определяют CSP бамбука.

Заключение

В этом исследовании были созданы и сопоставлены три экспериментальные модели для прогнозирования CSP бамбука с переменной МС и удельной плотностью. Была разработана модель с двумя переменными, содержащая как MC, так и удельную плотность в качестве независимых переменных, которая была способна точно прогнозировать продольную CSP бамбука Moso с любой комбинацией удельной плотности и MC, обеспечивая гораздо более высокую точность прогнозирования, чем у соответствующих моделей с одной переменной. . Маршрут и метод, представленные в настоящем исследовании, могут быть расширены для неразрушающего прогнозирования других механических свойств бамбука, что значительно расширяет возможности применения инженерных продуктов на основе бамбука в коммерческих областях.

Ссылки

1. Fung YC (1993) Биомеханика: механические свойства живых тканей. Спрингер, Нью-Йорк

   Книга

   Google ученый

2. Эшби М.Ф., Гибсон Л.Дж., Вегст У. (1995) Механические свойства природных материалов I: таблицы свойств. Proc Math Phys Sci 450:123–140

   Статья

   Google ученый

3. Смит ЛБ (1999) Молекулярно-механизированное происхождение прочности природных клеев, волокон и композитов. Природа 399:761–763

   Статья
   КАС

   Google ученый

4. «>

   Парамесваран Н., Лизе В. (1976) О тонкой структуре бамбуковых волокон. Wood Sci Technol 10:231–246

   CAS

   Google ученый

5. Хуанг С., Ма Л., Шао З., Чжоу С. (2005) Взаимосвязь между характеристиками микроструктуры и механическими свойствами бамбука мосо. J Аньхойский сельскохозяйственный университет 32: 203–206

   Google ученый

6. Yu H, Fei B, Ren H, Jiang Z, Liu X (2006) Изменение свойств при растяжении и взаимосвязь между свойствами при растяжении и плотностью при воздушной сушке для бамбука Moso. Scientia silvae Sinicae 42:72–76

   Google ученый

7. Zhang X, Cheng X, Zhu Y (2006) Изменение характеристик изгиба в зависимости от расположения бамбука. J Nanjing For Univ 30: 44–46 (естественнонаучное издание)

   Google ученый

8. «>

   Ji W, Yao W, Ma L (2007) Анализ ступенчатых механических свойств в зависимости от глубины бамбуковой стены Dendrocalamus giganteus и Dendrocalamopsis oldhami . J Zhejiang For Coll 24: 125–129

   Google ученый

9. Oltean L, Teischinger A, Hansmann C (2007) Влияние температуры на растрескивание и механические свойства древесины во время сушки древесины: обзор. Биоресурсы 2:789–811

   Google ученый

10. Wang H, Wang H, Li W, Ren D, Yu Y (2013) Влияние содержания влаги на механические свойства бамбука Moso на макроскопическом и клеточном уровнях. Биоресурсы 8:5475–5484

    Google ученый

11. Сологубик К.А., Кампаноне Л.А., Пагано А.М., Гели М.С. (2007) Влияние содержания влаги на некоторые физические свойства ячменя. Ind Crops Prod 43: 762–767

    Артикул

    Google ученый

12. «>

    Zhou FC (1998) Выращивание бамбука. Китайское лесное издательство, Пекин

    Google ученый

13. Wang H, Yu Y, Yu Y, Tian G (2010) Измерение точки насыщения бамбукового волокна разного возраста. J Nanjing For Univ 32: 91–94 (издание по естественным наукам)

    Google ученый

14. Wang H, Jiang Z, Yu Y, Tian G, Sun F (2010) Сравнительный анализ четырех механических свойств бамбука в высушенном на воздухе и насыщенном состоянии. Scientia Silvae Sinicae 46:119–123

    Google ученый

15. Jiang Z, Wang H, Tian G, Liu X, Yu Y (2012) Чувствительность нескольких выбранных механических свойств бамбука Moso к изменению содержания влаги при температуре насыщения волокна. Биоресурсы 7:5048–5058

    CAS

    Google ученый

16. «>

    Wang H, Jiang Z, Yu Y, Sun F (2010) Изменение точки насыщения волокон бамбука с возрастом. J Cent South Univ For Technol 32: 112–115

    Google ученый

17. Wang H (2010) Изучение механизма воздействия влаги на клеточные стенки бамбукового волокна и макроскопическое механическое поведение. Cent South Univ For Technol, Чанша, стр. 1–39

    Google ученый

18. Чоудхури Д., Саху Дж. К., Шарма Г. Д. (2011) Изотермы сорбции влаги, теплота сорбции и свойства сорбированной воды побегов необработанного бамбука ( Dendrocalamus longispathus ). Ind Crops Prod 33:211–216

    Статья

    Google ученый

19. Wang H, Jiang Z, Yu Y, Tian G (2012) Гигроскопическое поведение бамбука и его блокирующих элементов. J Nanjing For Univ 36: 61–65 (издание по естественным наукам)

    CAS

    Google ученый

Скачать ссылки

Благодарности

Авторы выражают благодарность Национальному фонду естественных и научных наук Китая (31070491) за финансовую поддержку этого исследования.

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Отдел биоматериалов Международного центра бамбука и ротанга, Ключевая лаборатория науки и технологии бамбука и ротанга Государственного управления лесного хозяйства, № 8, Футонг Дун Дацзе, район Ванцзин, Чаоян Район, Пекин, 100102, Китайская Народная Республика

   Hankun Wang, Wanju Li, Dan Ren, Zixuan Yu и Yan Yu

Авторы

1. Hankun Wang

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

2. Wanju Li

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

3. Dan Ren

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Академия

4. Zixuan Yu

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

5. Yan Yu

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

Автор, ответственный за корреспонденцию

Ян Ю.