竹纤维束梯度结构

内侧加载韧性高191%

该竹材单元利用径向纤维束含量与强度的梯度变化,实现了弯曲性能随加载方向显著变化,为工程竹材和仿生结构提供设计依据。

Wang, Xianke · Xiaohan, Chen · Huang, Bin · Chen, Lin · 方长华 · Ma, Xinxin · 费本华

Construction and Building Materials 2023

参数信息

弯曲强度提升
28 %
韧性提升
191 %
弯曲断裂能提升
174 %

技术优势

内侧加载韧性翻倍

从竹壁内侧加载时,韧性比外侧加载高191%,断裂能高174%,意味着在承受来自内侧的载荷时,竹材能吸收更多能量而不发生灾难性破坏。

梯度结构抵抗开裂

竹壁径向纤维束含量和强度由内向外递增,这种梯度结构使裂纹扩展路径偏转,并通过纤维桥接、拔出等机制消耗能量,从而提升整体韧性。

加载方向可调控性能

弯曲性能随加载方向(内侧、外侧、径向)显著变化,径向加载的力学性能介于内外侧加载之间,为定向承载设计提供了选择。

应用场景