MATLAB用于木拱廊桥构件缺陷的图像检测

基于MATLAB数字图像的原理和方法,对木拱廊桥构件的表面缺陷图像进行增强,内部应力波图像进行区域分离及面积计算,研究不同柱身缺陷的纹理特征对应力波图像的影响。结果表明,MATLAB对木构件表面缺陷及内部应力波图像处理效果较好。根据分离区域面积分析及应力波图像纹理特征计算结果,像素面积及熵值等可作为应力波图像分析的重要评价指标。     

基于应力波与X射线二维CT图像原木内部腐朽无损检测

木材无损检测技术是在20世纪60年代后逐步兴起的对木材性质进行非破坏性检测的技术,如今该技术已多达几十种,产生了多种多样的木材无损检测方法。为了更好地运用这些方法,找出它们的优缺点,有必要对它们检测木材内部缺陷进行试验和评价。同时使用应力波和X射线两种方法对原木内部腐朽进行检测,结果表明：应力波和X射线二维CT图像都能检测出原木内部腐朽,显示出腐朽的区域,而且能利用图像计算出腐朽区域的面积。两种方法计算出的腐朽区域的面积准确度φ都较高,但是应力波二维CT图像在其他许多方面逊于X射线二维CT图像：应力波二维CT图像对腐朽区域形状的显示不够准确,不能根据图像辨别出腐朽的严重程度,利用图像确定腐朽面积效率很低;X射线二维CT图像对腐朽区域形状的显示与实际较吻合,可以根据图像辨别出腐朽的严重程度,利用图像确定腐朽面积效率高。但是X射线仪器笨重不便携,而应力波检测仪轻快便携。     

马尾松木材内部空洞的雷达检测与定量评估

【目的】研究快速有效的古建筑木柱内部空洞残损评测方法,科学确定木柱内部空洞的存在位置及大小。【方法】以古建筑木构件常用的马尾松木材为研究对象,采取人工模拟方法在木段端部制作不同大小、不同位置和不同形状的空洞残损,利用雷达无损检测技术探测空洞残损,通过分析木材内部残损在雷达检测方法下的表现形态,实现木材内部空洞的快速识别和表征。【结果】雷达无损检测技术可以对木材内部残损进行快速判别,雷达波在木材中探测到空洞时,其交界面会产生强烈反射,对应反射波形为谷-峰-谷,同时检测图像中出现黑-白-黑的特征形态;根据雷达检测图像可以对木材内部残损面积进行大致评估,但依据雷达检测结果生成的残损面积与实际残损面积存在一定偏差;雷达检测方法对木材内部残损形状的预估难度较大,若不经过其他处理难以准确识别三角形、四边形、圆形等各种形状的空洞残损;边缘位置空洞残损雷达检测图像与中心位置空洞残损雷达检测图像明显不同,中心位置空洞残损其交界面在雷达检测图像中波动较为平缓,边缘位置空洞残损其交界面在雷达检测图像中波动较大,利用雷达检测方法能正确区分边缘或中心空洞残损。【结论】雷达无损检测技术是一种基于雷达回波探测目标物的检测方法,该技术应用于木材内部残损评估,可以实现内部空洞残损的快速检出,并可预估残损的存在位置及大小。     

古建筑木材中应力波传播速度的影响因素

对应力波在古建筑木材中传播速度的影响因素及其影响规律进行了检测和分析,目的是找出各种因素变化与应力波扫描图像之间的关系,从而更好地判定木材内部缺陷的位置和面积。研究表明:含水率对应力波传播速度影响显著;在相同含水率下,应力波径向传播速度大于弦向,其传播方向偏离髓心越远,传播速度越小;树种和年代对应力波传播速度也有影响。     

应力波技术在古建筑木构件腐朽探测中的应用

采用应力波测定仪对西藏古建筑上的腐朽与虫蛀木构件进行无损检测和目测腐朽观察,并将两种结果进行比较.结果表明:应力波无损检测技术可以准确的判定木构件的内部腐朽与虫蛀;表层腐朽分级与无损检测结果基本一致;在古建筑维护中,可在目测基础上,再采用应力波技术检测确认,为准确更换木构件提供定量评价依据.     

古建筑木构件无损检测技术国内外研究现状

介绍了应力波检测、超声波检测和微钻阻力检测3种常用木材无损检测技术在古建筑木构件检测评估中的研究和发展现状.     

人工林活立木材质应力波无损检测研究进展

应力波无损检测是检测和评估人工林活立木材质的主要手段之一。对该项技术的国内外研究进展情况进行了总结分析,指出这些研究主要集中在三个方面,即应力波传播机理研究、力学性能检测和预测研究,以及木材内部缺陷检测研究。     

应力波木材无损检测技术应用及研究进展

文中概述了应力波传播机理及应力波木材无损检测技术的优缺点与工作过程，介绍了现阶段木材无损检测领域内常用的几种应力波木材检测设备，对其特点进行了分析，并从力学性能检测、内部缺陷检测和影响应力波传播速度的因素3个方面对应力波木材无损检测技术的研究进展进行总结分析，预测其发展前景，以期为该领域的进一步研究提供参考。     

不同数量传感器下云杉模拟缺陷材应力波成像规律探讨

以云杉原木圆盘为对象,研究不同面积、不同轮廓形状的空洞缺陷及用不同数量传感器情况时应力波成像技术检测缺陷图像与实际缺陷的关系.结果表明:应力波成像系统可以直观显示木材内部缺陷,其检测精度与空洞等实际缺陷面积和被测木材的截面积比率、使用传感器数量及空洞等缺陷轮廓形状有关;当空洞实际面积与被测木材截而积比从1.6％上升到25.0％时,应力波成像系统显示缺陷图像面积与实际缺陷面积相对误差从22.6％下降到9.7％;成像用传感器数量在6～24个之间时,应力波成像系统均能显示空洞等缺陷的存在,但成像用传感器的数量会影响检测精度;缺陷轮廓形状对应力波成像有一定影响,缺陷面积一定时,狭长形缺陷容易被检出,近圆形缺陷检测相对误差小.     

古建筑木构件缺陷检测方法发展现状

木材缺陷是在木材应用中存在的一个不能忽视的问题,它影响了木构件的外观及其力学性能,最终决定该木结构是否能够继续使用。如何及时、有效的检测出古建筑木构件中的缺陷,探索到合理的检测方法,一直都是科研者共同的研究方向。根据检测机理的不同分别介绍一系列无（微）损检测方法,如传统检测法、应力波检测法、皮罗钉检测法、超声波检测法、微钻阻力检测法、应力波断层成像检测法,以及它们在古建筑缺陷检测中的应用,同时对这些方法的研究现状和发展趋势进行了总结。     

声发射技术在木材加工领域的应用

作为一种主动无损检测方式, 声发射技术通过分析被测物体内部因能量变化所引发的弹性波的特征, 判断物体内部损伤程度并确定损伤位置。声发射技术为木材加工过程应力监测提供了一种主动无损检测模式, 但受木材自身各向异性等特点的限制, 目前声发射技术在木材工业中的应用尚处于探索阶段。为此, 文中重点介绍了目前声发射技术在木材切削加工、木材及木质结构、木材力学性能、木材干燥过程等木材加工过程的应用现状, 并在此基础上根据木材声发射信号特点, 提出一种基于LabView及高速采集设备的木材干燥过程声发射监测系统设计方案。     

木材应力波检测精度的影响因素研究

随着我国林业资源保护的深入化,无损检测被广泛应用于木材的缺陷检测中,木材应力波检测是主要的检测方法,而受其多种因素的影响,导致木材检测缺陷的精度无法提升。为了进一步明确影响木材应力波检测精度的因素,分别对目前检测过程中的形状、传感器数量与位置分布等进行了实验。研究数据表明,林木的形状、传感器数量、传感器位置分布对木材应力波检测精度具有显著影响,相关领域的检测部门,应重点对这3种影响因素进行检测的优化,从而得到更为精准的检测数据,促进林业资源的稳定前行。     

应力波在木材内部传播时间特性研究

在确定传感器布置方式及数量的基础上,通过敲击不同位置源传感器,测试未钻孔木圆盘试样应力波传播时间,在同一试样钻一定直径孔洞,测试应力波传播时间;在源传感器位置相同的条件下,分别测试出有孔洞、无孔洞传播时间-目标传感器位置曲线,对比分析应力波在有孔洞木材内部传播时间变化的特点,实现对木材内部孔洞定性判别.     

木质材料无损检测的应用与研究进展

木质材料无损检测主要包括缺陷无损检测和力学性能无损检测两个方面,其无损检测基本方法主要有应力波法、机械应力变形法、振动法、微钻阻力法、射线法、雷达波法等。笔者先从检测原理入手对目前常见的木质材料内部缺陷和力学性能无损检测方法作了归纳,同时对木材和人造板内部缺陷和力学性能无损检测的应用和研究现状进行了归纳分析。木材和活立木无损检测技术发展较快,锯材和单板应力分等技术已有较为完善的检测设备,在发达国家已被广泛应用;古建筑木构件和活立木内部缺陷无损检测实际应用也较多,但在检测精度和效率提高方面仍有广阔的发展空间。人造板无损检测的研究近年来主要集中在力学性能检测方面,实际应用较少。对已经有较好应用的无损检测技术,下一步科研的目标应是进一步提高检测精度和效率;对尚处在科研探索阶段的无损检测技术,下一步仍应从基础理论完善和技术实现角度坚持工作。     

应力波木材无损检测信号采集系统

应力波木材无损检测技术可在不破坏木材使用性能的前提下,快速的检测出木材的尺寸、规格和基本物理性质等,基于此优点,应力波无损检测技术近几年越来越受到青睐。应力波在木材中传播时,如遇到裂缝、孔洞、裂纹等界面不连续处,就会发生反射、折射、散射和模式转换,对缺陷有很高的敏感性。基于应力波的这种敏感性,本文对应力波在木材中传输时的信号进行采集,通过对采集信号进行频谱分析、小波变换等处理,可进一步得到应力波在木材中的传播速度等参数,从而为鉴别木材的缺陷提供更多的信息。     

古建用落叶松木材物理力学性能预测及其影响因素

为实现对木结构古建筑的预防性保护,有必要对木构件的材质性能进行及时有效的预测和评价。采取小试样-缩尺-足尺递进的方式,将微钻阻抗仪和应力波检测等无损检测方法与实验室物理力学性能测试相结合,构建并检验了落叶松木材物理力学性能与微钻阻抗值和波阻模量关系预测模型,进而提出了古建用落叶松木材物理力学性能的现场无损检测分析方法。研究结果表明：落叶松小试件密度与微钻阻抗值呈现明显的线性正相关关系,木材密度与微钻阻抗值线性方程相关系数为0.91;落叶松小试样顺纹抗压强度、抗弯强度及抗弯弹性模量与波阻模量呈现较明显的线性正相关关系,木材顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量与波阻模量线性方程相关系数分别为0.86,0.74,0.74;通过微钻阻抗仪和应力波检测可推算落叶松木材物理力学性能。利用小试件测试数据所建立的预测方程进行落叶松大试件物理力学性能推算存在一定的误差,其缩尺试件密度和顺纹抗压强度预测值与实际值平均偏差分别为12%和16%,足尺试件密度和顺纹抗压强度预测值与实际值平均偏差分别为16%和17%。现场预测应同时考虑测试路径因素,自心材至边材区域,落叶松木材密度、顺纹抗压强度、微钻阻抗值沿径向...     

应力波断层成像诊断木材内部缺陷

采用应力波断层成像技术对杉木和胡杨木材内部缺陷进行检测,结果表明3种诊断方法均能对木材缺陷进行有效诊断,通过波速矩阵二维图像重构,能够直观显示缺陷部位、大小及形状等信息;断层图像能为树干危险性评价提供依据,但腐朽与空洞界线尚未能准确区分;应力波在健康木材断面传播途径呈规律性,在缺陷出现处应力波波速明显降低,且传播无规律性。     

木材阻力仪检测技术的应用

介绍木材阻力仪检测技术与原理、检测结果判断及国外研究人员应用木材阻力仪在判断木材内部腐朽状况、判断立木或人造板材密度和不同树种的阻力曲线与X射线密度曲线的比较等方面的现状;以及介绍我国研究人员利用木材阻力仪对古建筑木构件进行勘测和分析等情况.     

应力波在树木径切面内的传播速度模型

【目的】研究应力波在不同树木径切面内传播速度的变化情况,建立传播速度模型,以期进一步认识应力波在树木径切面内的传播规律及其影响因素,为树木内部缺陷的三维成像技术提供理论依据。【方法】首先通过理论分析,建立应力波在树木径切面内的传播速度模型;然后以浙江农林大学植物园内8类有代表性的树种(香樟、枫香、乐昌含笑、鹅掌楸、响叶杨、悬铃木、松树、白杨)为试验材料,在样本径切面上,采用Arbotom应力波木材无损检测仪测量与径向成不同角度方向的应力波传播时间,计算不同角度方向上的应力波传播速度,并对健康样本径切面内沿方向角θ的应力波速度vθ和径向应力波速度v0的比值vθ/v0与方向角θ之间的关系进行回归分析。【结果】应力波在健康香樟样本径切面内的传播速度随方向角的增大而增大,径向传播速度最小,其原因是当应力波在树木内部沿径向传播时,传播方向与树木纤维方向垂直,受到细胞壁边界的阻碍较多,传播速度较慢;而随着方向角的增大,应力波传播方向与树木纤维方向逐渐平行,受到细胞壁边界的阻碍变少,传播速度逐渐增加。枫香、乐昌含笑、鹅掌楸、响叶杨4种树种的健康样本在相同方向角上的应力波传播速度大小不同,但其变化规律与香樟活力木相同。对健康样本试验数据的拟合结果为vθ/v0≈kθ2+1(0≤k≤1),k值取决于被测树木的物理力学参数。在所建立的回归模型中,决定系数R2均大于0.92,表明模型具有较高的拟合优度。在有缺陷的悬铃木样本试验中,径切面上方向角为-20°~-50°的应力波传播路径经过缺陷区域,其余传播路径均位于健康区域内。当应力波传播路径位于径切面的健康区域时,传播速度随方向角的变化趋势满足一元二次函数模型;但当应力波经过径切面的缺陷区域时,传播速度明显降低,不再符合正常情况下的传播速度模型。针对松树和白杨原木试样,人工设计了空洞缺陷,并对产生空洞前后的原木径切面的应力波传播速度进行了对比。最后,基于建立的径切面内应力波传播速度模型,设计了一种树木内部缺陷四向交叉检测方法,该方法能够较准确地检测木材内部缺陷的位置。【结论】在健康树木的径切面上,方向角θ与vθ/v0之间满足一元二次函数关系vθ/v0≈kθ2+1(0≤k≤1),对不同树种的检测结果均表明了该模型的有效性;进一步的试验证明了该速度模型对于树木内部缺陷检测具有很好的指导作用。     

杉木胶合木湿应力研究

为揭示环境湿度变化引起的木材含水率非均匀性分布对胶合木构件内部湿应力的影响规律,从材料层面测试了变湿度条件下290个国产杉木木材的平衡含水率,以及横纹径向和横纹弦向干缩性、湿胀性、水分扩散系数、抗拉强度和弹性模量等物理力学性能参数,并从理论层面利用有限元模拟分析周期性变湿度条件下层板厚度对杉木胶合木湿应力的影响。研究结果表明:利用Nelson方程能够较好地拟合变湿度中杉木的平衡含水率;杉木横纹径向干缩和湿胀性均小于横纹弦向,横纹径向水分扩散系数、抗拉强度和弹性模量均高于横纹弦向,这决定于横纹径向排列的木射线以及管胞径面壁上大量纹孔导致的实质物质减少的微观构造;减小层板厚度有助于降低胶合木湿应力,当层板厚度由40 mm降至20 mm时,构件内部最大湿应力降低19.32%,但其最大值仍高于木材横纹抗拉强度,湿应力的降低程度不足以避免构件的横纹开裂;木结构工程设计和应用中必须考虑其他有效的方法减小湿应力以避免木材横纹开裂。