应力波在落叶松活立木中传播影响因素数值模拟

探究应力波在落叶松活立木中传播的影响因素,有助于研究应力波在人工林活立木中的传播机理。依据固体介质中的应力波传播理论和弹性力学理论,将活立木看作只由心材层和边材层组成的两层结构材料,基于活立木的正交各向异性假定,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对应力波在活立木中的传播进行了模拟计算,并研究了敲击载荷频率、活立木胸径和心材比对应力波传播的影响。结果表明,应力波波速随着载荷脉冲频率的增大而减小;对于胸径为10 cm的活立木模型,当传播距离达到1. 2 m时,应力波波阵面已经转换为一维平面波,而对于胸径超过30 cm的活立木模型,应力波在0～1. 2 m传播距离内是以三维膨胀波的形式传播;活立木胸径对应力波的传播速度有影响,当胸径小于10 cm时,波速较小且基本没有发生变化,当胸径从10 cm增加到40 cm时,应力波的波速随着活立木胸径的增加而增加,而当胸径超过40 cm时,波速略微增加后保持相对稳定;应力波在活立木中的波速随着心材比的增大而减小。胸径对应力波在活立木中的传播形式以及波阵面形状有影响,而敲击载荷频率和心材比对应力波在活立木中的传播形式以及波阵面形状没有影响,但三者都会对应力波的传播速度产生影响,数值模拟最佳的敲击载荷频率为2. 5 kHz,应力波在活立木中的传播速度不只取决于边材的力学性能,而是受到心材和边材的共同影响。     

应力波在落叶松活立木中传播二维模拟研究

近年来应力波技术用于活立木材质无损检测与评价的研究,受到了广泛的关注。主要研究集中在应力波在活立木中传播速度的测量,即通过应力波波速预测活立木木材质量。目前对应力波在活立木中的传播形式,还缺乏了解。通过二维数值模拟研究应力波在活立木中的传播形式,并将模拟结果与野外测量实验结果对比。树干被看作是正交各向异性圆柱体,应力波沿与树干成45°方向导入,利用COMSOL Multiphysics软件对应力波在树干中传播波阵面进行了模拟计算。模拟计算结果与野外实验结果有很好的一致性,应力波传播波阵面在开始阶段为倾斜曲线,都弯向脉冲力输入点;随着距离的增大,波阵面倾斜度逐渐减小,直至最后与原木长度方向近似垂直。     

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。     

落叶松生材12个弹性常数的试验研究

以含水率为95%的落叶松生材为研究对象,将纵向、弦向和径向定义为3个弹性对称主轴,将材料看作是正交各向异性体,分别采用电测法单向压缩试验和三点弯试验得到了材料的12个弹性常数。按美国试验与材料协会制定的试验标准（ASTM标准）进行加工制备,由压缩试验得到了材料3个主轴方向的弹性模量和RT面内的剪切模量,测定得到的弹性模量与泊松比基本满足Maxwell定理,说明通过电测法测定得到的数据可靠有效。通过三点弯试验得到了LT和LR面内的剪切模量,对试验数据线性回归分析知,高跨比的平方与抗弯弹性模量的倒数到的相关系数分别为0.99和0.94,说明数据的测定与计算合理有效。为应力波在落叶松活立木中传播的数值模拟研究提供模型参数。