1 绪论 1
1.1 界面与界面力学的重要性 1
1.2 界面与界面力学研究的概况 7
1.3 木材特征 10
1.3.1 木材化学组成 11
1.3.2 木材结构 11
1.3.3 木材基本性质 12
1.3.4 木材环境特性 13
1.3.5 木材环境学特性 14
1.4 界面的描述 16
1.4.1 表面 16
1.4.2 界面 19
1.4.3 界面的作用 21
1.4.4 表面张力与作用力 23
1.5 界面的控制 27
1.5.1 纤维的表面处理 27
1.5.2 界面应力的控制 30
1.6 界面力学的表征 33
1.6.1 宏观试验方法 33
1.6.2 微复合材料试验方法 33
1.6.3 界面结合强度的作用 35
1.6.4 界面对断裂韧性的影响 36
1.7 界面层设计与控制 38
1.7.1 界面设计的基本要求 38
1.7.2 不同体系对界面性能的要求 38
1.7.3 表面改性及其控制 40
2 界面应力解析基础 44
2.1 概述 44
2.2 界面力学模型和胶合条件 44
2.2.1 弹性体的应力 45
2.2.2 弹性体的应变 49
2.2.3 应力与应变的关系 51
2.2.4 Mohr应力圆 53
2.2.5 弹性系数间的关系 55
2.2.6 弹性应变能 57
2.2.7 脆性材料的破坏 60
2.2.8 胶层应力 64
2.2.9 平面应力的测定 66
2.3 数值解析法 69
2.3.1 有限元法基本知识 69
2.3.2 木质材料界面结合强度 75
2.4 界面特性参数 84
2.4.1 二次元等向弹性体异材复合 85
2.4.2 三次元等向弹性体异材复合 86
3 胶合残余应力及其评价 88
3.1 基本理论 88
3.1.1 胶合理论 89
3.1.2 胶粘剂固化模式 96
3.1.3 界面热力学表征 99
3.1.4 胶合功和内聚功 103
3.2 胶合残余应力解析 107
3.2.1 分子量及其分布的影响 108
3.2.2 粘度的影响 108
3.2.3 浸透性的影响 110
3.2.4 极性的影响 110
3.2.5 pH值的影响 111
3.2.6 胶层厚度的影响 112
3.3 木质材料残余应力的解析 112
3.3.1 基本解析方法 112
3.3.2 轴对称性胶合残余应力的解析 115
3.4 材料的力学性能 118
3.4.1 高聚物的力学性能 118
3.4.2 蠕变和应力松弛 121
3.4.3 高分子固体的强度 122
3.4.4 胶粘剂的配方 127
3.5 胶合部位优化设计 128
3.6 胶合残余应力的特异性 130
3.7 木质材料界面湿热应力 136
3.7.1 湿热效应 137
3.7.2 界面热应力 141
3.7.3 热应力推导 147
3.7.4 界面湿应力 149
3.7.5 湿应力推导 160
4 界面的润湿和胶合 166
4.1 润湿原理 166
4.2 杨氏方程和接触角 170
4.2.1 杨氏方程 170
4.2.2 接触角 171
4.3 铺展压和铺展系数 180
4.4 固体表面能与表面润湿性 182
4.4.1 高能表面的润湿规律 182
4.4.2 低能表面的润湿规律 183
4.5 液体的表面张力 184
4.5.1 温度对表面张力的影响 184
4.5.2 化学组成对表面张力的影响 185
4.5.3 分子量对表面张力的影响 185
4.5.4 其他体系的表面张力 186
4.6 界面张力 188
4.6.1 Good-Girifalco理论 188
4.6.2 界面的极性作用理论 189
4.6.3 温度对界面张力的影响 191
4.6.4 分子量与界面张力的关系 192
4.6.5 聚合物界面与界面厚度 192
4.7 固体表面张力 194
4.7.1 临界表面张力法和状态方程法 194
4.7.2 调和平均法 195
4.7.3 几何平均法 196
4.7.4 影响固体表面张力的因素 196
4.8 润湿对界面胶合的影响 198
4.8.1 界面胶合的浸润理论 199
4.8.2 界面胶合的扩散理论 202
4.8.3 界面反应与胶合 207
4.8.4 界面胶合的啮合理论 211
4.9 影响木质材料胶合的因素 212
4.9.1 密度和树种 212
4.9.2 湿润性 213
4.9.3 含水率 213
4.9.4 纹理与纤维方向 215
4.9.5 表面粗糙度与加工精度 215
4.9.6 抽提物 216
4.9.7 木材缺陷与特征 216
4.9.8 被胶合面的污染及其他 217
4.10 胶层的韧性化 218
4.10.1 木质材料层间应力 218
4.10.2 胶合过程中的流变学 220
4.10.3 胶合破坏 221
4.10.4 胶合耐久性 223
5 界面弹塑性力学 225
5.1 概述 225
5.2 界面端应力特异性 227
5.2.1 模型与分析 227
5.2.2 迭代方法 232
5.2.3 界面端分析 232
5.3 弹塑性界面应力分析 234
5.3.1 力学特性 234
5.3.2 应力分析 235
5.3.3 界面应力与载荷的关系 238
5.4 轴对称界面特异应力场 240
5.4.1 界面端分析模型 240
5.4.2 空间轴对称问题 241
5.5 胶层破坏测试 243
5.5.1 剪切胶合试验 243
5.5.2 剥离试验 245
5.5.3 冲击强度试验 246
5.5.4 持久强度试验 247
5.5.5 疲劳强度试验 248
参考文献 251