塑木地板的抗弯性能研究及断面分析

2023年4月24日发(作者：新购房契税怎么计算)

塑木地板的抗弯性能研究及断面分析

周吓星;李大纲

【摘 要】对目前常见的三种塑木地板进行抗弯性能研究,比较其抗弯弹性模量和抗

弯强度,并根据材料力学理论对其断面结构的惯性矩、抗弯截面系数进行计算及断

面分析.结果表明:对三种异型断面结构而言,空心型最为合理、实心型次之,开口型最

差;将开口型地板下半部分的半圆直径从11mm减小到6mm,不仅节省材料,而且可

以提高W/A,达到对抗弯性能的要求.

【期刊名称】《林业机械与木工设备》

【年(卷),期】2009(037)001

【总页数】3页(P15-17)

【关键词】塑木地板;惯性矩;抗弯强度;抗弯弹性模量

【作 者】周吓星;李大纲

【作者单位】南京林业大学木材工业学院,江苏,南京,210037;南京林业大学木材工

业学院,江苏,南京,210037

【正文语种】中 文

【中图分类】农业科学

第 37 卷 第 1 期2009 年 1 月林 业 机 械 与 木 丁 设 备Vol TRY

MACHINERY&WOODWORKING EQUIPMENT Jan.2009试 验 研 究塑 木 地 板

的 抗 弯 性 能 研究 及 断 面分 新周吓星 ，李大纲 ’（南京林业 大 学木材工 业

学院 ， 江 苏 南京 210037 ）摘 要 ：对 目前常见的三种塑木地板进行抗 弯性能

研 究 ， 比较其抗 弯弹性模量和抗 弯强度 ，并根据材料力 学理论对其断面 结构

的惯性矩 、抗弯截面 系数进行计算及断面 分析；、 结 果表明 ：对三种异型 断

面 结 构而 言 ， 空心 型 最为 合理 、 实心 型 次之 ， 开 口 型 最差； 将 开 口

型地板下 半部分的半 圆直径从 llmm 减小 到 6mm ，不仅节省材料 ， 而 且可

以 提 高 W/A ，达到对抗 弯性能的要求。关键词 ：塑木地板 ；惯性矩 ；抗弯强

度 ；抗弯弹性模量中图分类号 ： TL1767.4文献标识码 ：A文章编号 ：1001-

4462(2009)01-0015-03 Study onBendingPerformanceof Wood-

plasticCompositeFlooring and SectionAnalysis ZHOUXia-xing,LI Da-gang

(CoLlcgeof聪 ’(lorl IncIL:gForestryUniversity,NanjingJiangsu

210037,China) Abstract:Studyonbendirig pertormanceof three

commonlyseenwood-plastic compositeflooring ismadeandmodulusof

elasticity (MOE) andbendingstrength ingLo the theory

relateclto mechanicsofmaterials, the moment ofineitia andbendsection

coefficient ofLhe section structurearecalculated andthe section analysis is

ult showsthat farasthese three spec'ial-shapedcross-

sectionstructures,the hollowprofileisthe mostreasonable; solidprofile js the

second; openingprofileisthe ngthe diameterofthe semic:irc-

leofthe bottompart ofopeningflooring boardsfrom11 rnrnu, 6 mmcan

notonly savematerials but also improveW/gthe

bendingrequirements. Key words:Wnod-plastic

compositeflooring;momenlof inertia;bendingstrength;MOE塑木复合材料

( Wood-plastic Composites ，缩写WPC) 是以锯末 、竹屑 、稻壳 、麦秸 、大

豆皮 、花生壳 、甘蔗渣等 低值初级生物质纤维 为主要原料 ，利用 高分子化学界

面融合原理和增强填充改性 的特点 ， 配混一定 比例的 塑料基料 ，辅 以适 当的

加 工 助剂 ， 经特殊工 艺处理后 加工成型的一种可逆性循环的多种用途的新型材

料… 。塑木复合地板具有 防潮耐水 、 耐酸碱 、 无味 、抑 真菌 、 抗静电 、防

蛀和免漆等性能 ，符合人体的舒适性要求 ， 同收稿 日期 ：2008-09-18基金项

目：国家 自然科学基金项 目(930871968) ；国家 自然科学基金 项 目

( 30771683) ； 耐 水 塑 木 地 板（ 20079663-T-432 ）标准制订项 目 ；江 苏

省科技成果转化专项 资金项 目 4通讯作者 ：李大 纲 （ 1959- ） ， 男 ， 南京

林业 大 学教授 ， 博士 生导师。时其还具有天然木材的特性 ，可根据用户需求提

供各 种颜色和断面形状 ， 是 国家支持和提倡 的产 品 [纠 。目前 ， 国 内尚无相

关产 品标准 ， 对其性 能 的检测 及 质量 指标的监督管理也缺乏依据，与行业发

展很不相称。 本文 对目前市场上最常见 的塑木地板进行抗弯性能研究 ， 对户外

塑木地板的断面结构设计提出一些合理建议 。 1 试验部分1.1 试验材料及设备本

试验采用聚乙烯( PE) ／ 植物纤维塑木复合地板 ， 按其断面结构可分为实心型 、

空心型和开 口 型。 为分析 其结构的规律性 ， 在空心型与开 口 型 中又细分为单

孑 L 和双孔 ， 见图 1 和图 2 。 试验所用主要设备为 日本岛津AG-IOTA自动控

制电子万能力学试验机 。第37卷1期 2009 年 1 月林业机械与木丁设备 Vol 37

No.l FORESTRY李大纲’摘要：对 目前常见的三种塑木地板进行抗 弯性能研 究 ，

比较其抗 弯弹性模量和抗 弯强度 ，并根据材料力 学理论对其断面 结构的惯性矩 、

抗弯截面 系数进行计算及断面 分析；、 结 果表明 ：对三种异型 断面 结 构而 言 ，

空心 型 最为合理 、 实心 型 次之 ， 开 口 型 最差； 将 开 口 型地板下 半部分的

半 圆直径从 llmm 减小 到 6mm ，不仅节省材料 ， 而 且可 以提 高 W/A ，达到

对抗 弯性能的要求。文章编号 ：1001-4462(2009)01-0015-03 on Bending

Performanceof Wood-plasticCompositeFlooring SectionAnalysis ZHOU

Xia-xing, LI ( CoLlcgeof聪’(lorl

IncIL:gForestryUniversity,NanjingJiangsu 210037,China)

Abstract:Studyonbendirig pertormanceof three commonlyseenwood-

plastic compositeflooring ismadeandmodulusof andbendingstrength

ingLo the theory relateclto mechanicsofmaterials, the

moment ofineitia andbendsection coefficient ofLhe section

structurearecalculated andthe section analysis ult showsthat

farasthese three spec'ial-shapedcross-sectionstructures,the

hollowprofileisthe mostreasonable; solidprofile the second;

openingprofileisthe ngthe diameterofthe semic:irc-leofthe

bottompart ofopeningflooring boards from11 rnrnu, 6 mm can notonly

savematerials but also improveW/gthe bendingrequirements.

words:Wnod-plastic compositeflooring;momenlof

inertia;bendingstrength;MOE塑木复合材料( Wood-plastic Composites ，缩

写WPC)是以锯末 、竹屑 、稻壳 、麦秸 、大豆皮 、花生壳 、甘蔗渣等低值初级

生物质纤维 为主要原料 ，利用 高分子化学界面融合原理和增强填充改性 的特点 ，

配混一定 比例的塑料基料 ，辅 以适 当的加 工 助剂 ， 经特殊工 艺处理后加工成

型的一种可逆性循环的多种用途的新型材料…。塑木复合地板具有 防潮耐水 、 耐

酸碱 、 无味 、抑 真菌 、抗静电 、防蛀和免漆等性能 ，符合人体的舒适性要求 ，

同20079663-T-432）时其还具有天然木材的特性 ，可根据用户需求提供各种颜

色和断面形状 ， 是 国家支持和提倡 的产 品 [纠前 ， 国 内尚无相关产 品标准 ，

对其性 能 的检测 及 质量指标的监督管理也缺乏依据，与行业发展很不相称。 本

文对目前市场上最常见 的塑木地板进行抗弯性能研究 ，对户外塑木地板的断面结

构设计提出一些合理建议 。 1试验部分 1.1试验材料及设备本试验采用聚乙烯

( PE) ／ 植物纤维塑木复合地板 ，按其断面结构可分为实心型 、空心型和开 口 型。

为分析其结构的规律性 ， 在空心型与开 口 型 中又细分为单孑 L和双孔 ， 见图

1 和图 2 。 试验所用主要设备为 日本岛津 AG-IOTA16林 业 机 械 与 木 工 设

备 第37 卷震 魔戮图 1 空心型地板结构示意图图 2 开 口型地板结构示意图 1.2 试

样制备试样通过两步法生产 ， 第一步是将经干燥处理过 的木纤维 和 聚 乙烯

(PE) ， 再添加一定 比例的分散剂 、 界面处理剂等充分搅拌及混料配合 ，经双螺

杆挤 出机 造粒待用 ； 第二步是将颗粒状的原料抽真空后 注入单 螺杆挤 出机 ，

利用热塑性塑料在高温下可 以熔融流动 的原理挤 出成型 ， 温度 为 170 —

180C ， 挤 出速度小于40cm/min 。 1.3性能测试与表征本试验采用j 点弯曲加

载方式 ， 载荷精度 0.25% ， 时间精度高于 Is ，两端简支 ，跨距 200mm 。 每

种试样重 复作六次试验 ，将试验得到的抗弯性能数据经过筛选 ， 然后计算平均

值 ，具体性能测试内容如下 。①最大载荷和抗弯强度。②抗弯弹性模量 。 它是

反映材料性能的一 个比例常数 ，是指材料在弹性变形范围内 自身所具备抵抗外力

的特性。③惯性矩 I、 、抗弯截面系数 W- 其中惯性矩 I。 是 与 试样规格 、形状 、

壁厚等有关 的几何量 ， 代表 了截面结 构特性即抵抗外力能量的大小 ； 梁可承

担的最大弯矩 与抗弯截面系数 W 成正 比 ，W 越大越有利 ， 另一方面 使用材料

的多少 与 截面面积 A 有关 ， 面积越小就越经 济 、轻巧 ， 因此 ，可用 W 与 A

的比值来看两截面形状的 合理性 ， 比值越大越合理： 2 结果与讨论2.1 最大栽

荷和抗 弯强 度表 1 和图 3 、 图 4 所示为各种塑木地板的抗弯性能参数。 由表 1

和图 3 、 图 4 可 以看出， 三种断面结构的试 样承受最大载荷优 劣顺序 为空心

型双孑 L板> 开 口 型 双 孑L板> 实心板> 空心型单 fL板> 开 口 型单孔板 ，最

大应变 大小顺序为 ：空心板> 实心板> 开 口 型板。 因此从总体上 看，抗弯强度

优劣顺序为 ：空心板> 实心板> 开 口 型板 ： 这是因为（ 从试验结果来看 ） 离

中性轴较远 的正应力较表 l 各种塑木地板的抗弯性能参数厚度 宽度 最大载荷 最

大变形 抗弯 强度 弹性模量 惯性矩 /mm/mmlN/mm/MPa/MPa/IIWj4┏ ━ ━ ━ ━

━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━

━ ━ ━ ┓ ┃实心板┃ 25 69 1455.88 3.301 9.93 1211.97 89843.75┃ ┣ ━ ━ ━ ━ ━ ━

━ ━ ╋ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━

━ ┫ ┃空心型单孔板 26 52 1193.35 3 107 10.17 1510,987 62096.45空心型双孔

板 78 1678.25 3.03 9.46 1137 995 95233.48开口型单孔板 24 49 880.53 4.98

9.36 1801.62 33354.74开门型双孔板 85 155943 5.32 9.56 1879.73

58431.04┃ ┗ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━

┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┛ 1500z 运1 挠度 /mm一 ．～ 实心

板 一- 一 空心型单孔板 —- 空心犁双孑 L板 …a … 开口 型单fL板 _ ． ． 一开 rI

型双孑 L板图 3 各种塑木地板的载荷——挠度曲线 1210 蛊8 宴 蠢 ：20挠度

/mm—。一 实心板—，～ 空心型单孔板～．～ 空心型双孑 L板一一～ 开 门 型

单孔板…一 开 fl 犁双孔板 图 4 各种塑木地板的应力——应变曲线大 ，所 以空心

型板弯曲性能 比实心型板好 ，在相 同应力 水平下 ，空心型板产生的应变 比实心

型板小。 由于开 口 型板断面形状是在板材下半部分开半圆 ， 中心轴位置 上移 ，

导致 y一 变大 ，抗弯截面系数变小。 而且开 口 型塑 木地板不仅下表面受拉 ，

所开的圆孑 L顶部也受到拉应 力 ，导致变形增大 ： 另外 ，这些材料的抗弯强度

最大仅 为10.17MPa，为拓宽其应用领域 ，应增加偶联剂等助剂对材料进行改性 ，

以改善其力学性能一 2.2 抗 弯弹性模量王点弯曲标准试验时 ， 抗弯弹性模量 E=

4LAf ，由于空心 型和开 口 型塑木地板为异型结构 ， 按照材料力学理论4 ‘ ，

异型塑木地板的抗弯弹性模量 E=APL}其中 ，△P 为弹性范 围 内的载荷变化量 ，

Af 为弹性范围工图空心型地板结构示意图2开 口型地板结构示意图 1.2试样制备

试样通过两步法生产 ， 第一步是将经干燥处理过的木纤维 和 聚 乙烯 (PE) ， 再

添加一定 比例的分散剂 、界面处理剂等充分搅拌及混料配合 ，经双螺杆挤 出机

造粒待用 ； 第二步是将颗粒状的原料抽真空后 注入单螺杆挤 出机 ，利用热塑性

塑料在高温下可 以熔融流动的原理挤 出成型 ， 温度 为 170 — 180C ， 挤 出速

度小于 40cm/min 。本试验采用j 点弯曲加载方式 ， 载荷精度 0.25% ，时间精

度高于 Is ，两端简支 ，跨距 200mm 。 每种试样重复作六次试验 ，将试验得到

的抗弯性能数据经过筛选 ，然后计算平均值 ，具体性能测试内容如下 。③惯性矩

I、 、抗弯截面系数 W- 其中惯性矩 I。 是 与试样规格 、形状 、 壁厚等有关 的几

何量 ， 代表 了截面结构特性即抵抗外力能量的大小 ； 梁可承担的最大弯矩与抗

弯截面系数 W 成正 比 ，W 越大越有利 ， 另一方面使用材料的多少 与 截面面积

A 有关 ， 面积越小就越经济 、轻巧 ， 因此 ，可用 W 与 A 的比值来看两截面形

状的合理性 ， 比值越大越合理： 2结果与讨论 2.1最大栽荷和抗 弯强 度表和图

3 、 图 4 所示为各种塑木地板的抗弯性能参数。 由表 1 和图 3 、 图 4 可 以看出，

三种断面结构的试样承受最大载荷优 劣顺序 为空心型双孑 L板> 开 口 型 双孑L

板> 实心板> 空心型单 fL板> 开 口 型单孔板 ，最大应变大小顺序为 ：空心板>

实心板> 开 口 型板。 因此从总体上看，抗弯强度优劣顺序为 ：空心板> 实心板>

开 口 型板 ：这是因为（ 从试验结果来看 ） 离 中性轴较远 的正应力较l各种塑

木地板的抗弯性能参数厚度宽度最大载荷 最大变形 抗弯 强度 弹性模量 惯性矩

/mm lN /MPa /IIWj4┏━┳┓┣╋┫┗┻┛ 1500 z运 1000 500 0 6一 ．～-—空心犁双

孑 L板…a … 开口 型单fL板 _．一开 rI 型双孑 L板3各种塑木地板的载荷——挠

度曲线 12 10蛊 8宴蠢：…一开 fl 犁双孔板4各种塑木地板的应力——应变曲线

大 ，所 以空心型板弯曲性能 比实心型板好 ，在相 同应力水平下 ，空心型板产生

的应变 比实心型板小。 由于开 口型板断面形状是在板材下半部分开半圆 ， 中心

轴位置上移 ，导致 y一 变大 ，抗弯截面系数变小。 而且开 口 型塑木地板不仅下

表面受拉 ， 所开的圆孑 L顶部也受到拉应力 ，导致变形增大 ： 另外 ，这些材料

的抗弯强度最大仅为 2.2抗 弯弹性模量 4LAf‘异型塑木地板的抗弯弹性模量

E=APL}第 1 期 固吓星 ，等 ：塑木地板的抗弯性能研究及断面分析 17内的挠度

变化量 ，L 为跨距。 由于开 口 型和空心型塑木 地板挖去孔洞 ，导致惯性矩减小 ，

弹性模量增大。 弹性 模量大小顺序为 ：开 口 型> 空心型> 实心型。 这在一定程

度上表明 ， 异型塑木地板在弹性形变范围内产生的变 形小。 2.3 惯性矩①断面形

状为实心型 ：利用矩形截面对其形心轴的惯性矩计算公式得 ： Iy=bh3112②断

面形状为空心型 ：根据图 1 、图 2 ，空心型单（ 双） 孔板可以看作是由矩形、

三角形和半圆形组成。 下面以单 孔型为例，计算其组合截面 的5 555形山 ，再

由 形世醐计算公 式y。= ∑Si/ ∑A ．= ∑Y 。iAi/ ∑A ．， l=lt=Ji=11 2I计算出

yr=12.20mm ，比实心板向下偏移了 0.8mm 。 利用矩 形 、三角形和圆形截面

对各 自 形心轴的惯性矩计算公式3 3和平行移轴公式得到惯性矩计算公式为： I}-

∑ I。l+∑a2A．， I-li^1 由此计算出惯性矩 I。=68096.45mm4 ，为同尺寸实心

板的 89.1% 。③断面形状为开 口 型 ：根据图 2 ，开 口 型单（ 双 ） 孔板可以

看作是由矩形和 半圆形组成。 同理计算出 y。=13.65mm ， 比实心板向上偏 移

了 1.65mm 。 I厂33354.74mm4 ，为同尺寸实心板的5 9.1010 。 2.4 断 面形

状分析由于 M 。 IX ≤ [盯 ]W ， 可见梁可承担的最大弯矩与抗 弯截面系数 W 成

正 比 ，W 越大越有利 ， 但使用材料的 多少与截面面积 A 有关 ，面积越小就越

经济 、轻巧 。 可 用W 与 A 的比值来看两截面形状的合理性 ， 比值越大就表示

截面越合理。 表 2 和表 3 分别为形状参数表和开口 型断面结构设计表。 通过表

2 可 以看出，就这三种 截面形状而言，空心型结构最合理。 由弯曲试验结果可

知 ，沿截面高度弯曲正应力按线性规律分布 ，离 中性轴 较远的正应力较大 ，所

以为充分利用材料 ，应尽可能地 把材料放置到离 中性轴较远的位置上 ，因此 ，

空心型截 面 比实心型合理。 由于开 口 型断面形状是在板材下半 部分开半圆 ，

中心轴位置上移 ，导致 y 一 变大 ，抗弯截面 系数变小 ，所以开 口 型设计最不

合理 ，但可以通过减少 板材下半部分的半 圆直径来改善其抗弯性能 。 由表 3 可

知 ， 当半圆直径减少到 2mm ，W/A 为 4.19 ，达到实心 板的要求 ， 但综合考

虑各因素 ， 选取半圆直径为 6mm 的开 口 型地板（ W/A 为 3.82 ） ，不仅可

以节省材料 ，而且 可以满足抗弯的要求。表 2 形状参数┏ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━

━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ┓ ┃试样名义惯性矩 ／ rrirTi4

实际惯性矩 IITIITI4W/A┃ ┣ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━

━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ┫ ┃ 4.17． 空心型单孔板 76162.67 68096.45 6.33 114244

5.97开 口型单孔板 56448 3.10开口型双孔板 97920 58431.04┃ ┗ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━

━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ┛注：截面系数 彤=lz，

y—表 3 开 口型断面结构设计┏ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━

━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ┓ ┃┃ ┃ ) ， m ， mm | 。lmm4 W/A┃ ┣ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━

╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ┫ ┃ ┃ 13.40 37871.48 3.04┃ ┣ ━ ━ ━

━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ┫ ┃开 口型 12.86

44784.65 3.53单孔板 12.60 50100.65 3.82 12.33 51200.22 3.91 12.15

55076.01 4.19┃ ┗ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┻ ━ ━ ━ ━

━ ┛ 3 小 结 ①空心型塑木地板的抗弯强度最好 ， 其次是实心板 ，最差的是开 口

型板。 空心型塑木地板尽管弯曲强度大 、 应变小 ，但 由于空心结构容易淤积雨

水 ，在一定温湿度作用下可导致空腔 内塑木膨胀变形 ， 而且材料表 层较薄 ，

尤其在公用场合长时间使用后表面易磨损产 生破裂。 建议两端封头避免其进水 ，

或在下面增加排水 孔 以减少变形 ； 尽管实心型塑木地板质量重 ，成本高 ， 但

抗弯强度性能 良好 ； 虽然开 口 型塑木地板弯曲强度 小 、应变大 ，但 由于半圆

形孑 L的存在 ，可形成排水渠道 ， 且整个板较厚 ，膨胀变形小 。 综合考虑上述

各因素 ，建 议增加地楞以减少变形 ，增加其牢固程度。 因此 ，三种 结构的地板

都有实际应用的价值和空间。②由于开 口型塑木地板在板材下部分挖去半圆，导

致其惯性矩只有同样规格实心板的 59% ，但其抗弯弹性 模量最大 ，空心型塑木

地板次之，实心型塑木地板最小。 ③就此三种异型结构而言 ，空心型的 W/A 最

大 ，最 为合理 ，实心型次之 ，开 口 型最差。④通过减小开 口 型地板下半部分

开 口 的半圆直径 ， 可以提高 W/A ，从而改善其抗弯性能。 半圆直径为 6mm

的开 口 型地板 ，W/A 为 3.82 ，不仅节省材料 ，而且可 以 满足抗弯的要求。参

考文献 ： [1] 林铭，谢拥群，饶久平，等，木塑复合材料的研究现状及发展趋势

[J]琳业机械与木I- 设备，2004 ，24(6):56-5

7 ． L21 侯秀英，木塑复合强化木地板基材及其复合机理研究[D]．福州 ：福建农

林大学硕士学位论文，2005. [3] Zhang,Simonsen,ementof

interfacialadhesionbetweenwood and polypropyleneinwood-

polypropylenecomposites[J]Joumalof AdhesionScienceand

Technology,2004,18(14):1603-1612.[4]刘耀乙布 擀力 学[M]i晾jb 幕 哩I 大学

出版社，2004:106-11

9 ． 第一作者简介 ：周吓星（ 1987- ） ，女 ，福 州人 ，南京林业 大 学硕士研

究生。固吓星 ，等 ：塑木地板的抗弯性能研究及断面分析内的挠度变化量 ，L 为

跨距。 由于开 口 型和空心型塑木地板挖去孔洞 ，导致惯性矩减小 ，弹性模量增

大。 弹性模量大小顺序为 ：开 口 型> 空心型> 实心型。 这在一定程度上表明 ，

异型塑木地板在弹性形变范围内产生的变形小。 2.3惯性矩根据图 1 、图 2 ，空

心型单（ 双） 孔板可以看作是由矩形、三角形和半圆形组成。 下面以单 孔型为

例，计算其组合截面 的 5 l=l t=J i=1 1 2I计算出 yr=12.20mm ，比实心板向下

偏移了 0.8mm 。 利用矩形 、三角形和圆形截面对各 自 形心轴的惯性矩计算公

式和平行移轴公式得到惯性矩计算公式为： I}-∑ I。l+∑a2A．， I-l i^1由此计算

出惯性矩 I。=68096.45mm4 ，为同尺寸实心板的根据图 2 ，开 口 型单（ 双 ）

孔板可以看作是由矩形和半圆形组成。 同理计算出 y。=13.65mm ， 比实心板向

上偏移了 1.65mm 。 I厂33354.74mm4 ，为同尺寸实心板的5 9.1010 。 2.4

断 面形状分析由于 M 。 IX ≤ [盯 ]W ， 可见梁可承担的最大弯矩与抗弯截面系

数 W 成正 比 ，W 越大越有利 ， 但使用材料的多少与截面面积 A 有关 ，面积越

小就越经济 、轻巧 。 可用WA的比值来看两截面形状的合理性 ， 比值越大口 型

断面结构设计表。 通过表 2 可 以看出，就这三种截面形状而言，空心型结构最合

理。 由弯曲试验结果可知 ，沿截面高度弯曲正应力按线性规律分布 ，离 中性轴

较远的正应力较大 ，所以为充分利用材料 ，应尽可能地把材料放置到离 中性轴较

远的位置上 ，因此 ，空心型截面 比实心型合理。 由于开 口 型断面形状是在板材

下半部分开半圆 ，中心轴位置上移 ，导致 y 一 变大 ，抗弯截面系数变小 ，所以

开 口 型设计最不合理 ，但可以通过减少板材下半部分的半 圆直径来改善其抗弯

性能 。 由表 3可知 ， 当半圆直径减少到 2mm ，W/A 为 4.19 ，达到实心板的

要求 ， 但综合考虑各因素 ， 选取半圆直径为 6mm的开 口 型地板（ W/A 为

3.82 ） ，不仅可 以节省材料 ，而且可以满足抗弯的要求。形状参数 8431.04开

口型断面结构设计 )mmm |。lmm4小结①空心型塑木地板的抗弯强度最好 ， 其

次是实心大、应变小 ，但 由于空心结构容易淤积雨水 ，在一定温湿度作用下可导

致空腔 内塑木膨胀变形 ， 而且材料表层较薄 ， 尤其在公用场合长时间使用后表

面易磨损产生破裂。 建议两端封头避免其进水 ，或在下面增加排水孔 以减少变

形 ； 尽管实心型塑木地板质量重 ，成本高 ，但抗弯强度性能 良好 ； 虽然开 口

型塑木地板弯曲强度小 、应变大 ，但 由于半圆形孑 L的存在 ，可形成排水渠道 ，

且整个板较厚 ，膨胀变形小 。 综合考虑上述各因素 ，建议增加地楞以减少变形 ，

增加其牢固程度。 因此 ，三种结构的地板都有实际应用的价值和空间。②由于开

口型塑木地板在板材下部分挖去半圆，导致其惯性矩只有同样规格实心板的 59% ，

但其抗弯弹性模量最大 ，空心型塑木地板次之，实心型塑木地板最小。③就此三

种异型结构而言 ，空心型的 W/A 最大 ，最为合理 ，实心型次之 ，开 口 型最差。

④通过减小开 口 型地板下半部分开 口 的半圆直径 ，可以提高 W/A ，从而改善

其抗弯性能。 半圆直径为 6mm的开 口 型地板 ，W/A 为 3.82 ，不仅节省材料 ，

而且可 以满足抗弯的要求。 Zhang,Simonsen,ementof

interfacialadhesionbetween wood and polypropyleneinwood-

polypropylenecomposites[J]Joumal of AdhesionScienceand

Technology,2004,18(14):1603-1612. [4]刘耀乙布 擀力 学[M]i晾jb 幕 哩I 大学

出版社，2004:106-119 ．第一作者简介 ：周吓星（ 1987- ） ，女 ，福 州人 ，

南京林业 大学硕士研究生。

【文献来源】

/academic-journal-cn_forestry-

machinery-woodworking-equipment_thesis/

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