矩形竹片剖分模型在竹筒开片中的应用1)

刘嘉诚 谢力生 李婷 陶钧

(中南林业科技大学，长沙，410004) (湖南桃花江竹材科技股份有限公司) (中南林业科技大学)

我国竹材资源十分丰富[1-2]，而工业用木材资源非常匮乏[3-4]，用竹材替代木材生产需求日益增长的家居(具)和建筑材料，具有十分重要的意义[5-7]。竹集成材，是将规格竹片顺纤维方向加宽、加厚组坯胶合而成的一种板材或方材[8-10]，广泛应用于地板和家具制造，其中结构用竹集成材还可用作建筑结构的梁或柱使用[11-13]。普通竹集成材的生产已经超过20 a，生产工艺成熟，产量也不断提高。但由于竹筒的开片数及竹片的截面尺寸规格主要由经验决定，出材率始终难以提高，直接影响企业的经济效益。

关于竹筒剖分(开片)的研究很少，2008年王彦斌等[14]对竹筒的剖分进行了研究，将竹筒看作有一定厚度的圆壁筒，建立竹筒内、外径和竹片截面尺寸与开片数三者之间的数学模型，推导出了相应优化剖竹(开片)的计算公式。该研究没有考虑竹片的加工余量，与生产实际存在差距。为此，2012年郝景新等[15]考虑竹片加工余量，重建了竹片剖分的数学模型，研究表明：开片数、加工余量、竹筒直径，对矩形竹片出材率影响显著；加工余量越大，最优(即材料利用率最大)开片数值越小；竹筒直径越大，最优开片数值越大；竹筒直径小于80 mm时，竹材利用率偏低，已不再适合加工成矩形竹片。

前述两次研究，均将竹片的矩形截面形状认定为如图1的(1)所示，且没有研究竹筒直径与壁厚的关系，不能直接由竹筒直径决定合理的开片数。……