- 林木与脉动风场的双向流固耦合模拟研究
- 本研究基于线性滤波法，结合四个风力等级，通过MATLAB编程，获得空间相关的脉动风速时程，并施加在CFX的风场的入口条件中，实现脉动风场的建立。采用植物分形理论，以山东省东营市人工刺槐林树龄为20年的刺槐（Robinia...
- 丛旭
- 关键词：脉动风场抗拉强度抗剪强度
- 基于线性滤波法的单株林木抗风有限元模拟被引量：6
- 2016年
- 风灾是林木发生破坏的主要原因之一,研究树木结构特征以及受力特点能够深入了解树木在受风荷载作用时各个部位的应力状态,确定其易发生破坏的区域,从而采取对应措施保证林木的安全稳定性。运用线性滤波法可以模拟实际状态下的脉动风模型;利用有限元技术可建立树木的有限元模型。结合两者可以模拟树木受动力风荷载作用的过程,并可计算树木各个部位的应力状态和位移等参数。模型搭建过程分为2个部分:风模拟,即运用线性滤波法编程计算得到随机的时程风场,再通过计算转换为脉动风荷载并施加于单株林木;树的模拟可根据单株树木各部分密度、弹性模量等与树高线性相关的假设,采用ANSYS中的参数化建模法(APDL)编程得到树木模型。最后编制宏文件,得到可以通过更改个别参数达到调节树模型以及脉动风场的命令流文件。在模型加载后,通过对所得到数据进行分析和比较,了解林木的抗风性能。在该模拟中,采用我国华北地区沿海防护林树种黑松为主要研究对象。通过模拟,了解单株黑松在脉动风荷载作用下的力学响应,得知材料的抗剪切性能决定其抗风能力大小,从而可采取相应措施如加固或对林木进行定期修剪,提升林木稳定性。
- 张鳌冀晓东丛旭戴显庆
- 关键词：有限元线性滤波法参数化建模
- 人工林刺槐木材物理力学性质研究被引量：12
- 2018年
- 【目的】刺槐作为我国重要的速生用材树种,被广泛应用于北方人工林种植,深入研究刺槐木材的物理力学性质,为刺槐人工林建设经营以及木材的高效精细化利用提供科学依据。【方法】本文对采自于山东省东营市刺槐林场的4株不同树龄人工林刺槐沿树干等分成0.65 m长若干小段并顺序编号,测定和分析每段木材的物理性质(气干密度、全干密度、基本密度)、力学性质(顺纹抗压强度、横纹径向全部抗压强度、横纹弦向全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量)以及化学组分(纤维素、半纤维素、木质素)含量,并通过SEM电镜扫描图对各段木材的微观构造进行对比分析。【结果】刺槐木材的气干密度、全干密度、基本密度、顺纹抗压强度、横纹全部抗压强度(径向、弦向)、抗弯强度、抗弯弹性模量均随树龄的增大而增加,随树干位置增高呈现先增大后减小的规律。将木材气干密度与顺纹抗压强度、横纹(径向、弦向)全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量分别进行线性和幂函数拟合,两种模型均能很好地拟合试验结果,拟合度R2值为0.865~0.895。各段木材化学组分中纤维素含量随树龄及树干高度位置的变化规律与木材各项力学性质的变化规律相似。木材的微观构造中导管占比率随树龄增大而减少,随树干高度位置增加呈现出先减后增的变化规律。【结论】10年生、15年生、20年生、25年生刺槐木材的气干密度、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量均为中级以上,是良好的家具和建筑用材。在利用时应充分考虑不同树龄木材和树干不同位置的差别。密度作为影响木材力学性质的直接要素,可根据相关方程通过刺槐木材的密度值估算部分力学性质的数值。刺槐木材纤维素含量与木材各项宏观力学性质相关度很高,而木材导管占比率的差异则从微观构造上揭
- 孙恒冀晓东赵红华杨茂林丛旭
- 关键词：刺槐力学性质化学组分
