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基于时空合作浣熊优化算法的木材缺陷图像分割
1
作者 朱良宽 王玉梁 +1 位作者 杨春梅 祁星 《林业工程学报》 北大核心 2025年第4期95-106,共12页
在木材加工过程中,表面缺陷的准确分割是缺陷自动检测与识别的重要前提,对提高木材的生产效率和市场价值有着重要意义。针对木材缺陷图像因结构复杂、缺陷边缘不清晰而导致分割精度较差、大量表面纹理细节丢失的问题,提出一种时空合作... 在木材加工过程中,表面缺陷的准确分割是缺陷自动检测与识别的重要前提,对提高木材的生产效率和市场价值有着重要意义。针对木材缺陷图像因结构复杂、缺陷边缘不清晰而导致分割精度较差、大量表面纹理细节丢失的问题,提出一种时空合作浣熊优化算法(improved coati optimization algorithm,ICOA),用于木材缺陷图像的多阈值分割。首先,在浣熊优化算法(COA)的种群初始化阶段引入Tent混沌映射使浣熊个体均匀分布,并引入时空合作探索机制提高全局搜索的有效性、跳出局部最优的能力和算法的寻优精度。然后将对称交叉熵作为分割方法中ICOA的适应度函数,以ICOA快速搜索最佳分割阈值。对不同缺陷的木材图像进行分割实验,并与5类经典算法进行适应度值、特征相似度、结构相似度、峰值信噪比和主观分割效果等五方面的对比。实验结果表明:所提出的基于ICOA的分割方法可以准确快速地分割木材表面缺陷,保留木材表面的纹理信息和边缘特征,表现出优异的连续性、稳定性和完整性,为木材图像的分割问题提供了有效的解决方案。 展开更多
关键词 木材缺陷 多阈值图像分割 对称交叉熵 浣熊优化算法 时空合作探索机制
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武陵走廊民族制陶纹样在木质家具功能化饰面设计中的转译与参数化应用
2
作者 张玉山 黄嘉奇 +5 位作者 范伶俐 熊依茏 何雪云 蒋妍捷 张盼 罗璇 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第12期216-230,共15页
【目的】为解决武陵走廊民族制陶纹样传承危机,构建转译路径以实现非遗活态传承。通过解析纹样基因和建立转译体系,打通传统纹样与现代家具设计转化通道,为民族文化创新设计提供方法论支撑。【方法】构建“五步转译法”理论模型,实现武... 【目的】为解决武陵走廊民族制陶纹样传承危机,构建转译路径以实现非遗活态传承。通过解析纹样基因和建立转译体系,打通传统纹样与现代家具设计转化通道,为民族文化创新设计提供方法论支撑。【方法】构建“五步转译法”理论模型,实现武陵走廊民族制陶纹样向木质家具饰面的功能化转译。通过参与式观察,采集382件跨12个聚居区的民族制陶纹样样本,建立数字基因库;运用符号学构建四维编码体系,量化分析纹样基因单元;采用简化等手法将涡纹等基因转化为沙发扶手等设计语汇;结合3D建模与人机工学优化布局,经45人评估验证文化保真度,形成文化解码到设计再生的闭环应用体系。【结果】提炼出蝴蝶纹等四大核心纹样基因,揭示其“底层共享、上层分化”的谱系规律。以土家族砂陶罐“涡纹”为原型,开发“纹韵·土音”系列沙发,通过激光雕刻实现纹样转译。用户测试结果表明,文化辨识度达86%,舒适满意度92%,年轻群体对抽象纹样接受度为82%,说明改进方案综合指标优于传统移植法。【结论】“五步转译法”能为武陵走廊民族地区制陶纹样活态传承与创新设计提供系统化、可操作路径。通过文化基因精准解码与创造性转译,实现传统纹样与现代家具的功能融合,促进民族文化当代价值重构。该范式突破符号堆砌局限,强调文化内涵挖掘,为设计学赋能非遗传承提供理论创新与实践样板,对推动民族地区文化产业发展与乡村振兴意义重大。 展开更多
关键词 武陵走廊民族地区 制陶纹样 文化基因 五步转译 家具创新设计
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基于响应面法激光切削柞木效果
3
作者 赵洪刚 孙玮鸿 +3 位作者 梁鹏鹏 赵梓旭 孙建平 乐磊 《林业科学》 北大核心 2025年第8期172-179,共8页
【目的】选取低、中、高不同程度含水率柞木,结合激光机技术参数(镜头高、进给速度、光强),以缝深和缝宽作为切削效果,引入响应面法建模分析激光切削柞木时不同含水率和激光机技术参数对切削效果的影响,为激光加工拼花地板和木质工艺品... 【目的】选取低、中、高不同程度含水率柞木,结合激光机技术参数(镜头高、进给速度、光强),以缝深和缝宽作为切削效果,引入响应面法建模分析激光切削柞木时不同含水率和激光机技术参数对切削效果的影响,为激光加工拼花地板和木质工艺品等生产实践提供技术指导。【方法】将含水率作为影响因素A,与激光机镜头高B、进给速度C、光强D组合,采用方差分析等方法确定切削效果的影响因素以及影响因素间交互作用的显著性。【结果】对缝深的影响:单因素显著性B≈C>A>D,B和C的影响极显著,A接近于显著;交互项BC的影响显著;A的二次项曲面效应影响极显著,C的曲面效应影响高度显著。滤去不显著影响项,基于响应面法得出关于缝深的回归方程为:Y=522.14A2+288.32C2+235.9BC-359.23B-662.96C+652.69。对缝宽的影响:单因素显著性B>D>A>C,B的影响极显著;二因素间交互项的影响均不显著;A和B的二次项曲面效应影响极显著。滤去不显著影响项,基于响应面法得出关于缝宽的回归方程为:Y=202.22A2+179.51B2+187.62B+237.22。【结论】1)含水率的二次项影响均极显著,说明含水率对切削效果的影响是非线性的,在一定范围内显著,主要是含水率较低时影响很小造成的。2)镜头高对缝深和缝宽的影响均极显著,说明生产中首要确定的是镜头高的合理参数。如果以缝深作为主要达到的切削效果,先选择合理的进给速度,再选择合理的光强;如果以缝宽作为主要达到的切削效果,先选择合理的光强,再选择合理的进给速度。3)在含水率约27.63%,欲获得缝深2500~2700μm,最佳参数范围为:镜头高约5.7mm、进给速度约42mm·s^(-1)、光强约62%。 展开更多
关键词 激光 柞木 响应面法 显著性 交互作用
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木粉尘最小点火能的理论建模
4
作者 于莉莉 周曦禾 +2 位作者 贾敬胜 夏常磊 喻孜 《木材科学与技术》 北大核心 2025年第5期32-38,48,共8页
针对现有木粉尘最小点火能(minimum ignition energy,MIE)模型普遍存在未耦合燃烧动力学与热传导过程、预测精度不足等问题,提出一种“球层能量迭代模型”。该模型将点火空间划分为多个球层,各层粉尘在短时间内依次燃烧,形成爆炸传播过... 针对现有木粉尘最小点火能(minimum ignition energy,MIE)模型普遍存在未耦合燃烧动力学与热传导过程、预测精度不足等问题,提出一种“球层能量迭代模型”。该模型将点火空间划分为多个球层,各层粉尘在短时间内依次燃烧,形成爆炸传播过程。模型采用阿伦尼乌斯(Arrhenius)公式计算燃烧反应时间,并考虑层间热传导的能量平衡,通过逐层迭代计算点火源所需补充的能量,从而确定MIE。模型在0~500μm粒径和0.25~2.0 g/L浓度范围内对中密度纤维板粉尘的MIE进行了计算,与BS EN 13821-2002标准下的实验数据(文献[7])对比,结果显示:相较于传统机理模型高达60%的偏差(文献[15]),本研究模型计算的理论值与实验数据的平均偏差仅为4%,最大偏差为7%,验证模型在精度与适用性方面的优越性。 展开更多
关键词 木粉尘 最小点火能 质量浓度 粒径 理论模拟
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偶联剂对沙柳纤维/聚乳酸复合材料力学性能的影响研究
5
作者 张晓敏 陈圆 +1 位作者 王欣 胡建鹏 《化工新型材料》 北大核心 2025年第5期177-183,共7页
为提升沙柳纤维/聚乳酸复合材料的界面相容性,分别采用硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH570、钛酸酯偶联剂201、马来酸酐偶联剂对沙柳纤维进行改性处理,以聚乳酸为基体,改性沙柳纤维为增强相,通过模压成型工艺制备环境友好型沙柳/聚乳酸... 为提升沙柳纤维/聚乳酸复合材料的界面相容性,分别采用硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH570、钛酸酯偶联剂201、马来酸酐偶联剂对沙柳纤维进行改性处理,以聚乳酸为基体,改性沙柳纤维为增强相,通过模压成型工艺制备环境友好型沙柳/聚乳酸复合材料,研究了偶联剂类型及含量对沙柳纤维/聚乳酸复合材料力学性能的影响。结果表明:使用4种偶联剂改性的沙柳/聚乳酸复合材料界面相容性均得到改善,力学强度得到提升,偶联剂适宜质量分数均为2%,其中马来酸酐偶联剂对复合材料力学性能改善效果最好,其质量分数为2%时,复合材料的静曲强度为28.79MPa、弹性模量为3326.5MPa、冲击强度为4.351kJ/m^(2),较对照组分别提升了113.8%、127.9%、37.8%。 展开更多
关键词 偶联剂 聚乳酸 沙柳纤维 界面改性 力学性能
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融合动态规划与背包问题的多目标切割优化算法
6
作者 任长清 张春钰 +3 位作者 丁星尘 丁禹程 曲文 杨春梅 《林业机械与木工设备》 2025年第10期44-51,共8页
被动式木窗边材加工过程中定长截断锯原有算法的出料顺序与码垛特性不匹配,导致锯切产生的边材段在尺寸组合上难以高效、稳定地进行自动化码垛,这成为制约整体生产效率的瓶颈。针对此问题,提出一种融合动态优化规则(DP)与背包问题的多... 被动式木窗边材加工过程中定长截断锯原有算法的出料顺序与码垛特性不匹配,导致锯切产生的边材段在尺寸组合上难以高效、稳定地进行自动化码垛,这成为制约整体生产效率的瓶颈。针对此问题,提出一种融合动态优化规则(DP)与背包问题的多目标优化算法。通过建立一维背包问题,利用遗传算法在解空间中搜索候选锯切方案视为装入背包的方案组合,以木料利用率最大化以及码垛符合率为多目标,设计动态转移方程,并且引入罚函数、权重系数平衡两目标的优先级。最终结果证明,该优化算法在保持原有木料利用率的前提下,显著提高码垛效率。 展开更多
关键词 背包问题 下料优化 动态规划 码垛模型
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木丝杆单元加工成形方法研究与实现
7
作者 门全胜 刘达列 《林业科学》 北大核心 2025年第3期182-188,共7页
【目的】提出一种立体网格式循序解剖法,改进现有人造板等木质重组类材料组成单元共同缺陷,为木材加工、人造板单元制备提供新的理论方法以及新型木质重组材料研发提供基础原料。【方法】基于木材显微构造主要特征,按照原木立体网格设... 【目的】提出一种立体网格式循序解剖法,改进现有人造板等木质重组类材料组成单元共同缺陷,为木材加工、人造板单元制备提供新的理论方法以及新型木质重组材料研发提供基础原料。【方法】基于木材显微构造主要特征,按照原木立体网格设立以及原木纵向先划切后刨切的技术方案,结合组合刀具结构设计与刀具各零件及其结构的功能作用,阐述木丝杆单元加工成形过程。以小径木为研究对象,建立小径木立体网格三维直角坐标系,进行刀具切削主运动和木段进料进给运动设计;结合小径木加工区域划分与组合刀具在传输链上的布局以及与小径木加工区域的对应分配,提出一种新型人造板单元制备方法——立体网格式循序解剖法。分析立体网格式循序解剖法刀具与木料在速度、时间、距离三者之间的关系,推导主运动和进给运动运动速度关系式。依据立体网格式循序解剖法,应用研制的木丝杆单元加工试验机进行加工试验验证。【结果】主运动和进给运动运动速度关系式为v=[(N×H)/S]×V(N为每个加工区域组合刀具数量,S为传输链周长);主运动速度V=2.49 m·s^(−1)、进给运动速度v=0.0053或0.0057 m·s^(−1),可成功实现木丝杆单元连续自动加工成形,单元互相不黏连、无损伤、形态相同,尺寸为长(L)×宽(B)×高(H)=90.0 mm×1.5 mm×(1.1~1.5)mm。【结论】1)首创性提出一种新型人造板单元制备方法——立体网格式循序解剖法,具有技术可行性;2)主运动和进给运动运动速度关系式为v=[(N×H)/S]×V,为单元加工试验和选择单元制备机的相关运动参数提供理论计算依据;3)验证主运动和进给运动运动速度关系式的合理性;木丝杆单元高度(或厚度)(H)取决于主运动和进给运动传动系统及其运动速度配比,木丝杆长度(L)等于原木截取长度,宽度(B)由组合刀具决定。 展开更多
关键词 木丝杆单元 加工成形 立体网格式循序解剖法
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无机质增强植物纤维高分子复合材料研究进展 被引量：4
8
作者 李羽佳 王喜明 +1 位作者 姚利宏 胡建鹏 《化工新型材料》 北大核心 2025年第1期15-20,共6页
无机质增强植物纤维高分子复合材料已成为功能型复合材料领域中的重点关注对象,其具有性能优异、附加值高、应用领域广等优势。系统综述了国内外关于蒙脱土、云母、氧化物、碳酸钙、滑石粉、石墨烯、炭黑及碳纳米管等无机质增强植物纤... 无机质增强植物纤维高分子复合材料已成为功能型复合材料领域中的重点关注对象,其具有性能优异、附加值高、应用领域广等优势。系统综述了国内外关于蒙脱土、云母、氧化物、碳酸钙、滑石粉、石墨烯、炭黑及碳纳米管等无机质增强植物纤维高分子复合材料在阻燃、耐老化、导电及电磁屏蔽等功能方面的研究现状和进展,针对无机质增强复合材料在功能性拓展、无机质与基体材料复合、功能性内在机理分析等方面提出存在的问题,并展望功能型复合材料领域的发展前景,以期为进一步推动高附加值功能型复合材料的研究提供科学理论依据。 展开更多
关键词 无机质 植物纤维 功能型复合材料 性能机理
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二乙二醇/纳米二氧化硅增韧三聚氰胺甲醛树脂的性能及其应用 被引量：1
9
作者 胡恒 刘如 +1 位作者 龙玲 孙玉慧 《林业工程学报》 北大核心 2025年第3期39-45,共7页
为解决三聚氰胺甲醛浸渍胶膜纸脆性大、饰面胶合板龟裂问题,以二乙二醇(diethylene glycol,DG)和纳米二氧化硅(nano-silicon dioxide,NS)为改性剂对三聚氰胺-甲醛(melamine-formaldehyde,MF)浸渍树脂进行改性,并制备了浸渍胶膜纸和饰面... 为解决三聚氰胺甲醛浸渍胶膜纸脆性大、饰面胶合板龟裂问题,以二乙二醇(diethylene glycol,DG)和纳米二氧化硅(nano-silicon dioxide,NS)为改性剂对三聚氰胺-甲醛(melamine-formaldehyde,MF)浸渍树脂进行改性,并制备了浸渍胶膜纸和饰面胶合板。对MF树脂的化学结构变化、热稳定性能及浸渍胶膜纸的抗张性能、饰面板的表面性能进行了分析测试,得出以下结论:加入DG和NS可提高MF树脂的黏度和固体含量,改性后MF树脂的化学结构发生变化,与改性剂之间发生了化学结合;改性后树脂的初始热解温度略有下降,但最大失重速率温度仍在370℃以上,热稳定性高。当DG添加量为8.0%、NS添加量为2.5%时,纸张抗张强度从MF的2.40 MPa提高至MFDGNS_(5)的4.41 MPa,提高幅度明显,当NS添加量为1.0%时,纸张断裂伸长率从MF的2.86%提高至MFDGNS_(2)的4.71%,提高幅度达64.69%;当NS添加量为1.0%和1.5%时,浸渍胶膜纸卷曲的最小曲率半径为7.5 mm,远小于MF树脂浸渍胶膜纸的12.5 mm,这个结果与断裂伸长率的趋势一致。当NS的添加量为1.5%时,浸渍胶膜纸饰面胶合板的磨耗值最低可达到46 mg/(100 r),无露底现象,表面胶合强度最高达到1.50 MPa;当NS添加量为1.0%和1.5%时,浸渍胶膜纸饰面胶合板的耐龟裂等级为4级。利用DG和NS改性MF树脂具有一定的增韧效果,可以防止饰面胶合板龟裂。 展开更多
关键词 三聚氰胺甲醛树脂 二乙二醇 纳米二氧化硅 增韧防开裂改性 饰面胶合板
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条纹乌木的双酸酐-植物油热联合处理工艺研究——材料色彩、尺寸稳定性 被引量：1
10
作者 王秉泉 张镜元 +4 位作者 王啸昀 诸瑾琦 李书怡 任世学 战剑锋 《内蒙古农业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期72-80,共9页
油热处理作为一项环保、可改善木材品质的技术受到广泛关注。木材与植物油之间主要以物理吸附方式结合,为强化二者之间的联结,本研究在植物油热处理工艺的基础上,分别引入马来酸酐、衣康酸酐充当木材-植物油之间的偶联剂,以此对材料改... 油热处理作为一项环保、可改善木材品质的技术受到广泛关注。木材与植物油之间主要以物理吸附方式结合,为强化二者之间的联结,本研究在植物油热处理工艺的基础上,分别引入马来酸酐、衣康酸酐充当木材-植物油之间的偶联剂,以此对材料改性工艺进一步优化。研究采用条纹乌木材料进行评估,对改性后样品的吸湿特性、增重率与尺寸变化(VC)进行追踪测量;采集数字图像技术提取亮度(L^(*))、色度(a^(*)、b^(*))指标,评价工艺参数对木材色泽的影响;此外,对改性后样品的横纹力学特性进行测试分析,并对材料化学结构进行表征。研究结果显示:在特定油热处理温度下,马来酸酐预处理90℃2 h为最佳工艺选项,衣康酸酐预处理90℃4 h为最佳工艺组合,在抗湿和抗膨胀性上均比未经酸酐处理的样品显著改善。油热处理后的木材L^(*)值均呈现下降趋势,酸酐处理后的样品边材a^(*)、b^(*)值有上升趋势,在视觉上呈现红褐色调;随着预处理的引入,条纹乌木在传统油热处理下通常会出现的褪色浅条纹被显著减轻,使得在油热处理后可以保留一些特征条纹图案,维持了乌木中浅色条纹的美学对比。在油热工艺前设置预处理,可以改善木材在热处理过程中机械性能的下降。与传统油热处理相比,引入马来酸酐的油热试件在抗弯性能上最大提升了17.4%,在抗拉性能上最大提升了35.2%;衣康酸酐油热试件的抗弯和抗拉性能最大提升分别为8.2%和25.7%。 展开更多
关键词 条纹乌木 植物油 马来酸酐 衣康酸酐 尺寸稳定性
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基于支持向量回归(SVR)的马尾松木材脱脂率预测 被引量：1
11
作者 郭佳伦 钟浩珉 +1 位作者 赵俊博 陈瑶 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期151-161,共11页
【目的】脱脂处理是提升松木制品性能的重要手段,但传统脱脂率检测方法耗时且破坏试样。本研究旨在探索一种快速、无损的脱脂率检测方法,基于木材表面颜色变化,利用支持向量回归(SVR)构建脱脂率预测模型。【方法】采用氨气-水蒸气在高... 【目的】脱脂处理是提升松木制品性能的重要手段,但传统脱脂率检测方法耗时且破坏试样。本研究旨在探索一种快速、无损的脱脂率检测方法,基于木材表面颜色变化,利用支持向量回归(SVR)构建脱脂率预测模型。【方法】采用氨气-水蒸气在高温条件下对马尾松木材进行处理,分析不同条件对木材表面颜色参数和脱脂率的影响,探讨其相关性。利用3种不同的核函数(多项式核函数、Sigmoid核函数、径向基函数)构建基于SVR的脱脂率预测模型,并通过比较选择最优模型。【结果】经氨气-水蒸气热处理脱脂后,马尾松表面明度(L^(*))和黄蓝指数(b^(*))低于未处理木材,红绿指数(a^(*))则高于未处理木材。随着氨水质量分数和处理温度的增加,L^(*)、a^(*)和b^(*)呈逐渐降低趋势,总色差(ΔE^(*))逐渐增大,脱脂率随之提高。在180℃、较高氨水质量分数的处理条件下,ΔE^(*)达到最大值58.89,脱脂率达到最高值70.00%。颜色参数与脱脂率呈局部二次函数关系,相关系数最高为0.713。在以径向基函数为核函数的SVR模型中,预测含脂率和脱脂率的均方根误差分别为0.523和4.315,决定系数分别为0.847和0.823,该预测模型可应用于脱脂率检测的前期筛选。【结论】本研究成功构建了基于SVR的马尾松木材脱脂率预测模型。该模型在脱脂率检测的前期筛选中具有一定的应用价值,能够在一定程度上实现检测过程的快速、简便和无损化。本研究为马尾松木材脱脂率检测的效率提升和质量改进提供了一种新的方法。 展开更多
关键词 支持向量回归 机器学习 预测模型 脱脂 马尾松 颜色参数
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基于PLS-SEM模型的适老化橱柜设计影响因素分析
12
作者 张玲玲 戴向东 +3 位作者 李佳莹 罗方 吕宙 肖文波 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第4期211-224,共14页
【目的】精准获取老年人对橱柜使用的需求,通过构建结构方程模型分析适老化橱柜设计的关键影响因素,为设计适老化橱柜及制定其产品市场营销策略提供重要的数据支持。【方法】以60岁以上的老年人为研究对象,采用问卷量表法,通过发放457... 【目的】精准获取老年人对橱柜使用的需求,通过构建结构方程模型分析适老化橱柜设计的关键影响因素,为设计适老化橱柜及制定其产品市场营销策略提供重要的数据支持。【方法】以60岁以上的老年人为研究对象,采用问卷量表法,通过发放457份有效问卷收集影响适老化橱柜设计的自变量指标数据,并运用李克特五级量表分析,量化各指标对适老化橱柜设计的影响度。从材料、尺寸、布局、功能、色彩和智能6个方面选取36项设计指标,以创新性作为中介变量,消费意愿作为因变量,通过偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)对影响适老化橱柜设计的关键因素进行实证分析。【结果】1)在量表信效度检验中,布局、材料、尺寸、功能、色彩、智能、创新和消费8个维度的克隆巴赫系数均高于0.86,各测量题项间具有较强的内部关联性和一致性;组成信度均超过0.8,进一步证实量表具备高度的可靠性;平均抽取变异量(AVE)均高于0.7,显示出各变量具备良好的聚合效能,本研究构建的适老化橱柜设计测量模型在信度与效度方面均具有良好表现。2)采用amos软件对量表进行验证,区分效度检验各个维度所对应的AVE平方根都高于它与其他所有变量的相关系数的平方值,证明各变量之间具有良好的区分效度,检验成立。3)在PLS-SEM建模中显示构成各维度的因子荷载系数均较高,但不同指标在其所属维度内的荷载系数存在差异,应优先考虑荷载系数较高的指标,他们对潜在变量的解释能力更强。4)通过假设验证,H1~H6的路径系数均通过显著性检验(P<0.05),H7~H12对不同路径的间接效应通过显著性检验(P<0.05),表明先前假设在一定显著性水平下成立。【结论】研究结果得出一系列对适老化橱柜设计至关重要的影响因素,功能对购买意愿的影响系数最高,智能因素的影响系数相对较低,产品的功能特性是适老化橱柜设计最关键的因素之一,为适老化橱柜设计和市场营销策略的制定提供了理论依据。 展开更多
关键词 橱柜 适老化 智能化 适配性 PLS-SEM模型
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竹集成材-H型钢-竹集成材组合梁受弯性能
13
作者 冯玲 王晓晗 +1 位作者 陈伯望 尹文欣 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第9期206-217,共12页
【目的】为探究竹集成材-型钢组合梁中受拉区竹材厚度以及螺栓直径对组合梁受弯性能的影响,提出组合梁极限承载力的计算方法。【方法】共设计了6根螺栓连接的竹集成材-型钢组合梁(L_(1)~L_(6)),进行四点弯曲试验,研究组合梁的受弯破坏... 【目的】为探究竹集成材-型钢组合梁中受拉区竹材厚度以及螺栓直径对组合梁受弯性能的影响,提出组合梁极限承载力的计算方法。【方法】共设计了6根螺栓连接的竹集成材-型钢组合梁(L_(1)~L_(6)),进行四点弯曲试验,研究组合梁的受弯破坏形态、荷载-挠度曲线,以及交界面滑移和截面高度-应变曲线。【结果】受压区竹集成材-型钢组合梁延性较好,未出现材料破坏,而压区竹材-型钢-拉区竹材组合梁均出现了不同程度的竹材破坏;两种形式的组合梁的荷载-挠度曲线均可分为弹性阶段和塑性阶段,但竹-钢-竹组合梁更接近弹性状态;在受弯过程中,竹梁与钢梁各自符合平截面假定,但组合梁整体并不符合平截面假定,竹-钢界面存在明显滑移,组合梁的组合程度会随受拉区竹梁厚度增加而减弱,随螺栓直径的增加有一定程度的提高;受拉区竹材会明显增加受压区竹梁与钢梁交界面处的相对滑移,同时,随受拉区竹材厚度的增加,受拉区的相对滑移与受压区相对滑移越来越接近;螺栓直径由12 mm增大至14 mm,受弯承载力提高了8.9%;受拉区竹材厚度为20、40、60、80 mm,组合梁的极限承载力比受拉区未设置竹材的组合梁分别提升了33.3%、50.1%、70.9%、80.1%,但受拉区竹材厚度接近受压区时提升的幅度会有所降低;组合梁受弯极限承载力计算公式的理论值与试验值吻合较好。【结论】压区竹材-型钢-拉区竹材组合梁跟压区竹材-型钢组合梁相比,可显著提升组合梁的承载力和刚度;增大螺栓直径可改善界面约束,提高组合梁的组合度。研究成果为竹-钢组合结构的工程应用提供了设计参考与理论支撑。 展开更多
关键词 竹-钢-竹组合梁 四点弯曲试验 受弯承载力 竹材厚度 螺栓尺寸
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面向刨花板表面多尺度缺陷正偏态分布的目标检测方法
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作者 刘恒 郭浩盟 +3 位作者 戴蕙泽 柴哲明 李春育 杨建华 《林业科学》 北大核心 2025年第12期164-176,共13页
【目的】针对刨花板表面缺陷尺度变化大、多尺度缺陷共存及缺陷数量随缺陷尺度呈正偏态分布导致检测精度低的问题,提出一种具备自适应感受野能力的目标检测方法(PBDNet),用于提升刨花板表面缺陷检测的精度和速度。【方法】PBDNet通过引... 【目的】针对刨花板表面缺陷尺度变化大、多尺度缺陷共存及缺陷数量随缺陷尺度呈正偏态分布导致检测精度低的问题,提出一种具备自适应感受野能力的目标检测方法(PBDNet),用于提升刨花板表面缺陷检测的精度和速度。【方法】PBDNet通过引入空间分割与通道融合策略(SPDConv)作为下采样方法,将特征张量在空间上分割并在通道上拼接,减少下采样过程中的信息损失,为正偏态分布中高峰一侧的缺陷保留更多的细粒度特征,提高了检测模型对缺陷数量随缺陷尺度呈正偏态分布时的检测能力。此外,在PBDNet中提出的特征提取模块(C2f_SD),通过将可切换空洞卷积与差分卷积添加到C2f特征提取模块中,显著提高了模型对不同尺度缺陷的检测能力。【结果】对比试验及消融试验结果表明,PBDNet在mAP50值和Recall值上均优于主流缺陷检测算法。相较于YOLOv8s,PBDNet的mAP50值和Recall值分别提升4.8%和6.4%,达到0.881与0.840,同时在保持推理速度小于3 ms的情况下模型参数量减少42.2%。【结论】PBDNet检测方法能够满足刨花板表面多尺度缺陷正偏态分布时的检测需求,为实时精确检测的需求刨花板表面缺陷检测产业化应用提供了一种高效、精准、可边缘部署的自动化检测方法。 展开更多
关键词 刨花板表面缺陷 目标检测 多尺度 正偏态分布 YOLO
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基于振动-声音信号综合异常指标判断木材劈裂状态的检测研究
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作者 孙新 丁星尘 +1 位作者 闫杰 曲文 《林业机械与木工设备》 2025年第9期52-59,共8页
针对木窗铣削加工中木材出现异常状况,难以实时监测的问题,利用振动-音频综合异常指标(VSAI)的智能检测方法。以机床铣削木窗边框加工设备为研究对象,通过同步采集振动和音频信号,设计动态权重优化的特征融合策略,建立信号预处理、特征... 针对木窗铣削加工中木材出现异常状况,难以实时监测的问题,利用振动-音频综合异常指标(VSAI)的智能检测方法。以机床铣削木窗边框加工设备为研究对象,通过同步采集振动和音频信号,设计动态权重优化的特征融合策略,建立信号预处理、特征提取、动态权重调整和阈值判别的完整检测系统。采用移动平均滤波算法提升信号质量,振动和音频信号的信噪比分别提升5.8 dB和6.4 dB。利用VSAI指标,通过自适应调整振动强度、音频异常和相关性指标的权重系数(ω_(1)、ω_(2)、ω_(3)),实现了对木材加工异常状况的精准识别。实验结果表明:正常与异常工况下VSAI均值相差17.3%;相比固定权重方案,动态权重策略将检测准确率从91.6%提升至95.3%,F_(1)分数从0.912提升至0.948,平均响应时间缩短至0.20 s;系统可在劈裂发生前0.2 s发出预警,为工艺调整提供了充足时间。成功识别了加工异常演化的四个典型阶段,其中劈裂瞬态期VSAI跃升93.9%的特征为早期预警提供了可靠判据。在实际生产应用中,有效降低了木材加工废品率,具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 振动-音频综合异常指标(VSAI) 动态权重优化 木材劈裂检测
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微胶囊技术在木材工业领域的研究与应用
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作者 吴智慧 常意娟 《林业工程学报》 北大核心 2025年第3期1-12,共12页
目前,木质家具因自身价值和广泛应用而颇受重视,提高木材附加值对于行业的可持续发展和企业的竞争力至关重要。微胶囊材料是一种结构为壳包芯的微容器,壁材具有韧性,可以容纳芯材,且芯材不与壁材反应。对于外界敏感或者易挥发物质进行包... 目前,木质家具因自身价值和广泛应用而颇受重视,提高木材附加值对于行业的可持续发展和企业的竞争力至关重要。微胶囊材料是一种结构为壳包芯的微容器,壁材具有韧性,可以容纳芯材,且芯材不与壁材反应。对于外界敏感或者易挥发物质进行包裹,可扩大物质比表面积,延长芯材使用时效并扩大功能范围。目前,微胶囊技术在木材中应用更加广泛,不同芯材的微胶囊发挥不同的功能,微胶囊通过浸渍、涂饰、热压胶合这3种方式应用于木材内部或者表面。在涂层中引入自修复微胶囊可解决木材表面漆膜开裂的问题,包裹抗菌物质的芯材可对木材起到防腐抗菌的作用,负载磁性微胶囊的木质材料可屏蔽电磁辐射,负载变色微胶囊的木材涂层可根据温度变化做出不同的颜色变换,负载相变材料的微胶囊可调节表面温度或者发挥储能功效形成储能木板,包覆阻燃剂的微胶囊可形成阻燃涂层或者阻燃木板。讨论了微胶囊的响应类型和芯壁材种类,概述并展望了微胶囊技术在木材自修复、相变储能、甲醛吸附、防霉抗菌等方面的功能及应用,并针对各种功能应用的不足提出了解决措施。具体建议为针对木质材料特性开发多功能复合微胶囊;延长微胶囊的时效性;实现微胶囊壁材的可控释放,让微胶囊更加智能化地调控木质材料。 展开更多
关键词 微胶囊 木质基材 自修复变色 相变储能 甲醛吸附 防霉抗菌
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刨花厚度与施胶定向的关系及组坯结构对定向刨花板性能的影响
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作者 洪萍萍 朱烨 +3 位作者 周继鹏 徐业启 梅长彤 李万兆 《林业工程学报》 北大核心 2025年第6期51-56,共6页
通过比较2种刨花厚度的组坯结构和优化加工工艺制备性能优异的定向刨花板,旨在拓展其在建筑、包装等高值领域的应用。采用0.5和0.3 mm厚刨花为原料,通过调整表芯层刨花的组坯方式制备了4种定向刨花板,分别命名为定向刨花板A、B、C和D,... 通过比较2种刨花厚度的组坯结构和优化加工工艺制备性能优异的定向刨花板,旨在拓展其在建筑、包装等高值领域的应用。采用0.5和0.3 mm厚刨花为原料,通过调整表芯层刨花的组坯方式制备了4种定向刨花板,分别命名为定向刨花板A、B、C和D,其表芯层刨花厚度分别是0.5和0.3 mm、均为0.3 mm、均为0.5 mm、0.3和0.5 mm。制备过程中精确控制胶黏剂分布、刨花定向角度、板材剖面密度梯度(VDP),检测内结合强度(IB)、弹性模量(MOE)、静曲强度(MOR)等物理力学性能,优选出最佳组坯方式,并采用数字散斑(DIC)相关技术分析影响定向刨花板物理力学性能的原因。结果表明:①定向刨花板A的综合物理力学性能最优,24 h吸水厚度膨胀率为9.52%,板边握螺钉力达到1519.23 N;定向刨花板D的综合物理力学性能最差,IB为0.52 MPa,24 h吸水厚度膨胀率为11.82%,板边握螺钉力达到1750.68 N。②刨花厚度和组坯工艺对4类定向刨花板次向抗弯性能影响不大。③在载荷1000 N条件下,定向刨花板A的应变值最小,说明定向刨花板A的刚度更大;在最大载荷条件下,相较于定向刨花板D,定向刨花板A的应变更多集中在上下表层,这是其主向抗弯性能优异的重要原因。通过优化刨花厚度和组坯工艺等制备得到的定向刨花板性能可以满足GB/T 24311—2021《组合式包装箱用胶合板》、LY/T 3226—2020《集装箱底板用定向刨花板》等标准的要求,在建筑、包装和木地板等领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 定向刨花板 刨花厚度 施胶定向 组坯结构 应变分布
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高分子树脂共混制备木塑复合材料研究进展
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作者 胡建鹏 刘显铜 《世界林业研究》 北大核心 2025年第3期77-83,共7页
高分子树脂共混技术以其灵活的设计自由度和精准的性能调控能力突破传统材料性能瓶颈,已成为优化木塑复合材料性能的重要途径,对进一步拓宽产品应用领域具有重要意义。文中综述可生物降解树脂共混、非生物降解树脂共混及其复合共混体系... 高分子树脂共混技术以其灵活的设计自由度和精准的性能调控能力突破传统材料性能瓶颈,已成为优化木塑复合材料性能的重要途径,对进一步拓宽产品应用领域具有重要意义。文中综述可生物降解树脂共混、非生物降解树脂共混及其复合共混体系制备木塑复合材料的研究进展,重点探讨上述共混体系在木塑复合材料中的共混比例、多相界面性能和成型工艺的调控机制;针对现有研究在共混合成机制、复杂界面调控以及多功能集成等方面存在的问题,展望高分子树脂共混制备木塑复合材料的发展趋势,以期为高性能木塑复合材料的研发提供理论依据。 展开更多
关键词 高分子材料 可生物降解树脂 非生物降解树脂 共混体系 木塑复合材料
原文传递
铣削参数对毛竹切削力及维管束纤维提取质量的影响
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作者 胡晓军 田泽 +1 位作者 徐云杰 管珣 《浙江农林大学学报》 北大核心 2025年第3期622-630,共9页
【目的】探究采用铣削方式提取毛竹Phyllostachys edulis维管束纤维时切削力及提取质量的最优切削参数,为高效获取粗细、长度等一致性好的优质天然维管束纤维提供理论参考。【方法】以切削速度(Vc)、每齿进给量(fz)、切削深度(Ap)为变量... 【目的】探究采用铣削方式提取毛竹Phyllostachys edulis维管束纤维时切削力及提取质量的最优切削参数,为高效获取粗细、长度等一致性好的优质天然维管束纤维提供理论参考。【方法】以切削速度(Vc)、每齿进给量(fz)、切削深度(Ap)为变量,使用双刃直槽硬质合金木工雕刻刀,对竹板开展单向顺铣正交切削试验;运用极差和方差分析方法,交互验证切削参数对切削力的影响;利用多元非线性回归方法对试验数据进行分析,建立切削力经验公式;基于瞬态切削几何模型和单因素试验,探究切削三要素对维管束纤维提取质量的影响。【结果】切削过程中,刀具对工件产生X、Y向切削力,Z向切削力在0附近持续波动。切削深度对切削力影响极其显著。平行刀具进给方向主要受切削力作用,每齿进给量比切削速度对切削力的影响更显著;垂直刀具进给方向主要受挤压力作用,切削速度比每齿进给量对切削力的影响更显著。沿刀具进给方向切削力的非线性回归方程决定系数(R2)为0.956,可以较准确地预测切削力大小;垂直刀具进给方向切削力的非线性回归方程决定系数为0.697,但其预测值与理论值之间误差为±5 N,可以反映该方向切削力的总体变化趋势。采用铣削方式获得的平均纤维长度与目标长度误差为±0.1 mm,在切削参数范围内,当切削参数为:Vc=188.5 m·min^(-1),A_(p)=12 mm,f_(z)=0.2 mm时,得到较大直径和较大纵横比的维管束纤维。【结论】切削深度是影响切削力大小的最主要因素。平行刀具进给方向,每齿进给量比切削速度对切削力的影响大;垂直刀具进给方向,切削速度比每齿进给量对切削力的影响大。切削力非线性回归模型可以较.准确计算各方向的切削力和总体变化趋势;采用的铣削方式可准确控制维管束纤维的目标长度,采用较高切削速度、较大切削深度和较小每齿进给量有助于获得较大长径比和直径的维管束纤维。 展开更多
关键词 维管束纤维 铣削参数 切削力 纤维形态
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农林剩余物无机人造板研究进展 被引量：56
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作者 吴义强 李新功 +3 位作者 左迎峰 李贤军 卿彦 张新荔 《林业工程学报》 北大核心 2016年第1期8-15,共8页
将农林剩余物运用到人造板中有利于保护森林资源和缓解木材资源供需矛盾。为有效提高农林剩余物人造板的胶合性能,胶黏剂的选择和人造板制备技术成为研究重点。在介绍了几种常用的农林剩余物无机人造板及特性的基础上,从无机胶黏剂制备... 将农林剩余物运用到人造板中有利于保护森林资源和缓解木材资源供需矛盾。为有效提高农林剩余物人造板的胶合性能,胶黏剂的选择和人造板制备技术成为研究重点。在介绍了几种常用的农林剩余物无机人造板及特性的基础上,从无机胶黏剂制备和改性、胶合界面调控和胶合成型技术三方面重点阐述了农林剩余物无机人造板的胶合技术研究现状,并介绍了农林剩余物加工装备研究进展。针对无机胶黏剂和农林剩余物无机人造板在改性机理、加工装备以及加工使用性能等方面研究的不足,提出了进一步研究的建议。 展开更多
关键词 农林剩余物 无机胶黏剂 无机人造板 界面调控 成型技术 加工装备
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