【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及木材流变，具体来说，涉及一种木材流变性质测试模具及木材流变性质的测量方法。
技术介绍
1、木材的主要成分是纤维素、半纤维素以及木质素。具有广泛的分子内和分子间氢键的刚性纤维素微纤维嵌入半纤维素和木质素网络的无定形基质中，形成复杂的三维结构，因此，木质纤维素细胞壁具有高强度和刚性。在其天然状态下，木质纤维素不容易溶于普通溶剂，并且不能通过常规挤出，这阻碍了有效利用木质纤维素的新方法的开发。
2、木质材料的流变性，是一个鲜有人涉及到的领域，但木质材料的流变性能对于木材的加工成型十分重要，准确表征其流变性能对于理论研究和实际生产都具有重要意义。本专利技术开发了一种木材流变性质测试模具用来表征木材及其复合材料的流变性能。
3、木材在受力后，随时间的推移所表现的应力和应变的定量关系。木材作为结构材料在其应力低于弹性极限时，以往被看作是弹性固体，这在实用上是适合的，但对于所谓“弹性固体”的木材，在力的长期作用下，可观察到它的非弹性性能，木材流变力学指出：木材受荷载一定时间后再卸载，变形的一部分会立即恢复，即所谓弹性变形部分；另一部分则随时间推移而逐渐恢复，最终还有一些变形则将永久保留着。
4、目前，对于木材的流变性能的研究，还停留在改变材料的含水率，通过压缩使得木材细胞间产生滑移现象去测量其流变性能，而这样所测得的流变是非匀速流变不能对研究起到较好的效果。有些研究者曾尝试测量其匀速流变，流变学中为近似而定性地模拟物体的力学特性，用一些理想的力学单元组成模型，按其作用力与变形的关系，导出物体的
5、而传统的毛细管流变仪主要用于高聚物材料熔体流变性能的测试：工作原理是，物料在电加热的料桶里被加热熔融，料桶的下部安装有一定规格的毛细管口模(有不同直径0.25～2mm和不同长度的0.25～40mm)，温度稳定后，料桶上部的料杆在驱动马达的带动下以一定的速度或以一定规律变化的速度把物料从毛细管口模中挤出来。在挤出的过程中，可以测量出毛细管口模入口处的压力，在结合已知的速度参数、口模和料桶参数、以及流变学模型，从而计算出在不同剪切速率下熔体的剪切粘度。
6、毛细管流变仪通常用于测量液体和半固体的流变性质，对于木材这样的固体材料，毛细管流变仪可能并不适用。因为木材是一种非均质、各向异性的多孔材料，其流变性质受到许多因素的影响，包括木材含水量、纤维方向、年轮结构、温度和载荷速率等，同时由于木材在高温下发生焦化，因此木材的流变性质不能用传统毛细管流变仪进行测量，且木材本身与传统毛细管流变仪也不兼容，由于木材本身含有纤维素，因此在仪器上设置的速率并不能作为木材经过毛细管道的速率。也就是说虽然毛细管流变仪可以测量材料的粘度、流变曲线等参数，但这些参数并不能完全反映木材的流变特性。
7、因此，本专利技术提出了一种木材流变性质测试模具及木材流变性质的测量方法，用于表征木材的流变性质。
技术实现思路
1、针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种木材流变性质测试模具及木材流变性质的测量方法，可以测量木质材料流变行为，克服了木材这样的非均质、各向异性的多孔材料，不能通过传统毛细管流变仪测出其流变性质的问题，并且在测量时可以避免人为因素的影响，减少测量时的误差，提高测量的精度。
2、为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：
3、根据本专利技术的一个方面，提供了一种木材流变性质测试模具，包括底座，底座的顶部设置有第一固定座，第一固定座的顶部设置有与之相配合的第二固定座，第一固定座的内顶部开设有限位凹槽；限位凹槽的内部设置有第一腔体，第一腔体的底部开设有出料口，第一腔体的内部设置有与之相配合的第二腔体，第二腔体的内部设置有流变管道，第二腔体的顶端设置有与流变管道相连接的进料口；流变管道的内部设置有与之想配合的柱塞棒，且柱塞棒的顶端向上延伸至第二腔体的上方，第二腔体的外侧设置有若干加热环，加热环的外侧设置有腔体外环，且腔体外环的底端向下延伸至第二固定座的顶部。
4、进一步地，为了使得设计更加稳定，对温度的控制更加精确，第二腔体的外侧设置有若干温度传感器，且若干温度传感器位于同一竖直平面上。第一固定座的一侧开设有凹槽观察部，且凹槽观察部的轴线与出料口的轴线重合。底座、第一固定座和第二固定座的圆周外侧均开设有若干定位孔。限位凹槽与第一腔体的圆柱面之间为过渡配合，第一腔体的底部外侧设置有凸起部，且凸起部的底端与第二腔体的顶端连接。第一腔体的横截面积大于第二腔体的横截面积，且第二腔体的底部外侧与第一腔体的内壁之间通过螺纹连接。第二腔体的底部外侧设置有若干u型垫片，且u型垫片的底端与凸起部的顶端连接，u型垫片的两侧均与限位凹槽的内壁相连接。
5、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种木材流变性质的测量方法，该木材流变性质的测量方法包括以下步骤：
6、s1、将木材流变性质测试模具与万能力学试验机进行连接并固定，将预先准备好的木材试件通过进料口放入流变管道中；
7、s2、通过万能力学试验机带动柱塞棒匀速向下运动，使得木材试件在压力的作用下经过流变管道并从出料口流出，同时记录流出速率与流变管道的内径数据；
8、s3、建立剪切应力与剪切速率的关系曲线，并根据剪切应力与剪切速率的关系曲线计算得到剪切模量和流动指数。
9、进一步地，将预先准备好的木材试件通过进料口放入流变管道中之前还包括：
10、通过控制箱控制加热环对流变管道内的环境进行加热，其中，加热的温度范围为120℃～140℃。
11、进一步地，万能力学试验机的下压载荷为6kn～12kn，行程移动的速度为1mm/min～5mm/min。
12、本专利技术的有益效果为：
13、1)本专利技术可以测量木质材料流变行为，克服了木材这样的非均质、各向异性的多孔材料无法直接测量其流变性质及粘弹性的问题，并且在测量时可以避免人为因素的影响，减少测量时的误差，提高测量的精度。
14、2)本专利技术采用直筒式毛细管结构，测量过程中方便加料及预热过程，即加料、预热后便可开始压缩试验，从而完成木材在流变管道中流变参数的测量，表征木材物料的剪切流变行为；此外，本专利技术的第二腔体与柱塞棒之间气密性良好，从而可以保证在压缩过程中时刻处于压紧状态，避免木材物料在实验中泄漏或溢出情况的发生。
15、3)本专利技术通过在第一腔体的外侧且沿竖直方向的不同位置处设置有三个温度传感器，可以测量腔体不同位置的温度，从而使得对温度的控制更加精确；通过设置有限位凹槽，且限位凹槽与阶梯圆柱面过渡配合，从而可以有效的提高设计的稳定性。
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1.一种木材流变性质测试模具，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）的顶部设置有第一固定座（2），所述第一固定座（2）的顶部设置有与之相配合的第二固定座（3），所述第一固定座（2）的内顶部开设有限位凹槽（4）；
2.根据权利要求1所述的一种木材流变性质测试模具，其特征在于，所述第二腔体（7）的外侧设置有若干温度传感器（13），且若干所述温度传感器（13）位于同一竖直平面上。
3.根据权利要求1所述的一种木材流变性质测试模具，其特征在于，所述第一固定座（2）的一侧开设有凹槽观察部（14），且所述凹槽观察部（14）的轴线与所述出料口（6）的轴线重合。
4.根据权利要求1所述的一种木材流变性质测试模具，其特征在于，所述底座（1）、所述第一固定座（2）和所述第二固定座（3）的圆周外侧均开设有若干定位孔（15）。
5.根据权利要求1所述的一种木材流变性质测试模具，其特征在于，所述限位凹槽（4）与所述第一腔体（5）的圆柱面之间为过渡配合，所述第一腔体（5）的底部外侧设置有凸起部（16），且所述凸起部（16）的底端与所述第二腔体（7）的顶端连
6.根据权利要求1所述的一种木材流变性质测试模具，其特征在于，所述第一腔体（5）的横截面积大于所述第二腔体（7）的横截面积，且所述第二腔体（7）的底部外侧与所述第一腔体（5）的内壁之间通过螺纹连接。
7.根据权利要求5所述的一种木材流变性质测试模具，其特征在于，所述第二腔体（7）的底部外侧设置有若干U型垫片（17），且所述U型垫片（17）的底端与所述凸起部（16）的顶端连接，所述U型垫片（17）的两侧均与所述限位凹槽（4）的内壁相连接。
8.一种木材流变性质的测量方法，采用权利要求1-7中任一所述的木材流变性质测试模具来实现，其特征在于，该木材流变性质的测量方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种木材流变性质的测量方法，其特征在于，将预先准备好的木材试件通过进料口放入流变管道中之前还包括：
10.根据权利要求8所述的一种木材流变性质的测量方法，其特征在于，所述万能力学试验机的下压载荷为6KN~12KN，行程移动的速度为1mm/min~5mm/min。
...【技术特征摘要】
1.一种木材流变性质测试模具，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）的顶部设置有第一固定座（2），所述第一固定座（2）的顶部设置有与之相配合的第二固定座（3），所述第一固定座（2）的内顶部开设有限位凹槽（4）；
2.根据权利要求1所述的一种木材流变性质测试模具，其特征在于，所述第二腔体（7）的外侧设置有若干温度传感器（13），且若干所述温度传感器（13）位于同一竖直平面上。
3.根据权利要求1所述的一种木材流变性质测试模具，其特征在于，所述第一固定座（2）的一侧开设有凹槽观察部（14），且所述凹槽观察部（14）的轴线与所述出料口（6）的轴线重合。
4.根据权利要求1所述的一种木材流变性质测试模具，其特征在于，所述底座（1）、所述第一固定座（2）和所述第二固定座（3）的圆周外侧均开设有若干定位孔（15）。
5.根据权利要求1所述的一种木材流变性质测试模具，其特征在于，所述限位凹槽（4）与所述第一腔体（5）的圆柱面之间为过渡配合，所述第一腔体（5）的底部外侧设置有凸起部（16），且所述凸起部（16）的底端...
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