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林木根系拉伸力学特性研究

作　者: 周朔
导　师: 陈丽华
学　校: 北京林业大学
专　业: 农业生物环境与能源工程
关键词: 乔木根系抗拉强度应力应变曲线力学特性
分类号: S718.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 91次
引　用: 1次
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内容摘要

森林生态系统中的根系不但可以吸收与传输溶质与水分,同时还有支撑树体与固结土体的重要作用,能够减缓浅层滑坡、崩塌等重力侵蚀。本论文选取华北地区北沟林场常见乔木：油松、白桦、落叶松、蒙古栎,进行拉伸试验,测定其拉伸力学特性,提供基础资料数据,旨在对林木根系的研究提供一些参考依据。通过试验结果表明：乔木根系抗拉强度与根系直径存在负相关,且成幂函数关系。根系最大抗拉力与直径间关系为正关系,且成幂函数关系。在相同直径条件下,标距较小的根系有较大的抗拉力和抗拉强度,在直径较小的情况下,各标距抗拉力和抗拉强度差异并不明显,但随直径的增加,差距增大。根系的应力应变曲线分析中,都是在直径较小的时候,随应变增加,应力呈线性增大,表现出较好的线弹性关系,直径增大后,应力应变曲线递增缓慢,没有明显的线性区间。随着直径的增加,根系抗拉强度、延伸率、弹性模量均相应降低,应力—应变曲线弹性表现不明显。随根系标距增大,根系抗拉强度、残余应变相应降低,弹性模量变大。以400mm/min和10mm/min不同速率拉伸根系,根系在400mm/min下大多为脆性断裂,易拉断破坏。相同根径时,拉伸速率越大,根系抗拉力、抗拉强度越小；根径越大,不同拉伸速率下根系抗拉力、抗拉强度的差异会变大。对根系进行轴向疲劳往复试验,疲劳后根系抗拉力及抗拉强度明显增高,随着循环次数的增加,相同直径的弹性模量呈递减趋势,每次循环产生的应变也相应减小。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1. 引言  7-13
  1.1 国内外研究现状及分析  8-11
    1.1.1 单根抗拉  8-10
      1.1.1.1 影响根系抗拉特性主要因素  8-9
      1.1.1.2 根系延伸率比较  9-10
      1.1.1.3 根系应力-应变关系比较  10
    1.1.2 抗拉试验仪器  10-11
  1.2 根系力学特性研究存在问题及展望  11-13
2. 试验材料与研究方法  13-17
  2.1 研究方法  13-17
    2.1.1 根系匀速拉伸试验  13-16
      2.1.1.1 野外根系取样  13
      2.1.1.2 室内根系拉伸试验  13-16
    2.1.2 根系疲劳拉伸试验  16-17
      2.1.2.1 野外根系取样  16
      2.1.2.2 室内根系疲劳拉伸试验  16-17
3. 林木根系抗拉特性  17-51
  3.1 拉伸试验概述  17-22
  3.2 林木根系力学原理  22-23
  3.3 林木根系抗拉特性比较  23-26
    3.3.1 不同树种抗拉力与直径关系  23-24
    3.3.2 不同树种抗拉强度与直径关系  24-26
  3.4 不同标距抗拉特性比较  26-31
    3.4.1 油松根系不同标距抗拉力与直径关系  26-27
    3.4.2 油松根系不同标距抗拉强度与直径关系  27-29
    3.4.3 白桦根系不同标距抗拉力与直径关系  29-30
    3.4.4 白桦根系不同标距抗拉强度与直径关系  30-31
  3.5 林木根系应力—应变关系比较  31-39
    3.5.1 不同树种应力—应变关系比较  32-36
      3.5.1.1 不同树种相同标距应力—应变关系  32-35
      3.5.1.2 不同树种相同直径应力—应变关系  35-36
    3.5.2 白桦根系应力—应变关系比较  36-39
      3.5.2.1 相同标距白桦根系应力—应变关系  36-38
      3.5.2.2 相同直径白桦根系应力—应变关系  38-39
  3.6 林木根系延伸率比较  39-42
    3.6.1 不同树种延伸率比较  39-40
    3.6.2 油松根系残余应变比较  40-41
    3.6.3 白桦根系残余应变比较  41-42
  3.7 林木根系弹性模量比较  42-46
    3.7.1 不同树种弹性模量比较  43-44
    3.7.2 油松根系弹性模量  44-45
    3.7.3 白桦根系弹性模量  45-46
  3.8 林木根系不同保存时间比较  46-47
  3.9 林木根系不同速率抗拉特性比较  47-50
    3.9.1 白桦根系不同速率抗拉特性比较  47-48
    3.9.2 油松根系不同速率抗拉特性比较  48-50
  3.10 影响根系抗拉特性主要因素  50-51
    3.10.1 根系直径  50
    3.10.2 根系标距  50
    3.10.3 根系拉伸速率  50-51
4. 林木根系轴向疲劳力学特性  51-59
  4.1 根系循环拉伸前后力学性能比较  52-55
  4.2 根系循环拉伸应力应变曲线分析  55
  4.3 根系循环拉伸弹性模量变化  55-57
  4.4 根系循环拉伸变形分析  57-59
5. 结论与讨论  59-62
  5.1 结论  59-60
  5.2 讨论  60-62
参考文献  62-68
个人简介  68-69
导师简介  69-70
获得成果目录  70-71
致谢  71

林木根系拉伸力学特性研究

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