木材动态弹性模量测量中节子对于应力波传播的影响

为了探讨振动法测量木材动态弹性模量时应力波波速的差异性,以油松、马尾松和杉木的锯材为试验材料,通过横向振动测量与纵向敲击法测量,研究其节子对木材应力波传播速度和弹性模量的影响。结果表明:随着节子质量的增大,引起纵向振动频率减小,应力波波速减小;在节子总质量不变的情形下,节子数量越多,应力波波速也越小;节子尺寸大小与应力波波速成反比,节子质量越大,应力波波速越小。木材节子影响了应力波波速及弹性模量,也影响了木材自身的品质。     

薄板类木质材料弹性模量的动态测定

传统的材料弹性模量测定方法都是对材料试件进行静态变形试验,测定过程复杂、消耗时间长。本文以快速测量薄板类木质材料弹性模量为目标,探讨了一种基于悬臂梁自由振动原理的动态无损快速测定方法,研制出1台测量装置样机。首先用垂直悬臂夹持薄板木质材料试件上端,然后对其自由端施加1个初始变形,使其自由振动起来。采集试件振动信号,分析计算出振动的第一阶固有频率和振幅对数减缩,进而计算出试件的动态性能。测定效果表明:测量装置样机达到了研发目的,能快速测量试件的动态弹性模量。     

薄板木质材料剪切模量的动态检测

为实现薄板木质材料剪切模量的快捷检测,提出了一种悬臂梁自由振动的方法——悬振法,即通过测量试件在悬臂自由振动时的第一阶固有频率和衰减振动波形的对数减幅系数,来检测材料的剪切模量。利用自行研制的薄板类木质材料力学性能快速测量仪,对4种材质、6种规格的薄板木质材料试件进行了检测试验,且将测得的剪切模量与试件的弯曲弹性模量进行了相关性分析。结果表明:悬振法测得的剪切模量与材料弯曲弹性模量间存在非常显著的线性相关关系。      

意杨木材弹性模量3种方法检测的比较

为比较不同无损检测方法检测、评估意杨木材弹性模量的可行性和可靠性,分别采用应力波法、自由梁振动法和静态四点弯曲法实测一批苏北意杨锯材的弹性模量值,比较研究了3种方法下的意杨锯材弹性模量值的变异系数、准确指数及相关性。结果表明:3种方法测算的锯材弹性模量值间显著相关,相关系数均大于0.8,且三者中应力波法检测锯材的动态弹性模量值的变异系数和准确指数最小,依据原木应力波弹性模量对锯材进行分等,得到Ⅰ级品率为26.2%,Ⅱ级品率为56.9%,Ⅲ级品率为16.9%。可见,应力波法能够用于检测锯材弹性模量,并作为评定木材性质、预测其力学性能的方法,为中国木材行业锯材产品的最佳质量分等提供理论借鉴。     

振动方式测定木材弹性模量

该文介绍了振动法测定木材弹性模量的理论依据,组建了由脉冲锤、加速度计、计算机等组成的测试系统,对测试基本方法进行了试验研究.发现横向振动方式可以有效地测得木板试材的固有频率值,测定效果好;而纵向振动方式不能测得试材的固有频率值,不能作为测量木材弹性模量的方法.在横向振动测量方式中,激振点与拾振点间距离应位于试材两端部附近,两者间间距应尽量远.通过与静态测试结果比较,发现振动方式测得的弹性模量值比静态方式测得的稍大.      

果树力学性能的试验研究

研究果树的力学性能可为振动式果品采收机的设计提供必要的理论依据。本研究通过阻尼振动试验得到果树振动曲线,分析研究曲线的对数衰减率、树木的阻尼系数以及振动规律;借助于电子万能材料试验机测得载荷－位移曲线图,求得果树在不同直径下的弯曲弹性模量和刚度。结果显示：当果树的平均含水率为31．25％,果树的直径从16 mm增加到37 mm 时,果树的阻尼系数从164 m／N 增加到2379 m／N,弯曲弹性模量从5．7 GPa 增加到18．4 GPa,刚度值从230 N／mm增加到734 N／mm,树干阻尼振动周期为0．3 s。结果表明,随着果树直径的减小,即沿着树木高度方向,阻尼逐渐减小,振动幅度逐渐增大,弹性模量逐渐减小,果树的刚度变小;在果树的近地端,树木材质偏向于线弹性材料,在远地端,偏向于柔性材料。     

裂缝性岩石振动特性研究及有限元分析

高频谐波振动冲击钻井技术的研究与实现对丰富钻井方法、促进油气井工程发展具有重大意义,而有关岩石振动特性的研究是实现该技术的关键。建立了裂缝性岩石固有频率的理论计算模型,给出了岩石在简谐振动激励下的稳态响应,应用有限元软件分析了岩石材料特性、裂缝尺寸等因素对岩石振动频率的影响,对理论模型加以验证。研究结果表明,当激励频率与岩石固有频率相接近时,岩石的振动响应会出现峰值;岩石的弹性模量越大,固有频率越大;裂缝长度越长,宽度越大,岩石的共振频率越小。裂缝性岩石振动特性的研究对高频谐波振动冲击钻井技术理论体系的完善具有重要的参考意义。     

压电超声管道腐蚀检测传感器支撑结构振动特性

压电超声管道腐蚀检测器是一种利用超声波对长输管道进行在役腐蚀检测的内检测设备,结构合理的压电超声传感器支撑结构是管道腐蚀检测成功的前提。采用基于有限单元法的结构分析软件对支撑结构三维模型进行预应力状态下的模态分析,结果表明:预应力会使传感器支撑结构的固有频率高于自然状态下的固有频率,但更接近于结构的真实固有频率。通过支撑结构振动测试试验,验证了仿真分析的可靠性,同时发现试验结果与仿真结果的误差主要来源于仿真过程中对支撑结构模型的简化。研究结果对于压电超声管道腐蚀检测器的整机研制具有重要的参考价值。(图6,表3,参23)     

采油工程试验井专用绞车动态特性分析

主要针对采油工程中间模拟试验井专用绞车,根据转子动力学理论将绞车传动系统简化成为由1个刚性圆盘、11个轴段、2个弹性支承和2个刚性支承组成的转子——轴承系统;应用有限元分析方法计算得到刚度矩阵和质量矩阵均由显式表示的绞车传动系统的运动方程,确定了绞车的最大工作载荷;利用MATLAB软件计算得到绞车的固有频率、固有振型和动态响应。认为绞车在工作过程中产生振动不是由于共振产生的,而是由于动态响应引起的主轴各结点的挠度变化较大造成的,应采取相应措施,增加系统的刚度,降低动态响应幅值,从而解决绞车传动系统的振动问题。     

单板层积材动态弹性模量的无损检测

利用振动无损检测方法,研究了在不同边界条件下杨木单板层积材的动态弹性模量,并且与常规静弹性模量进行比较,探索适合单板层积材弹性模量无损检测的方法。结果表明:对于不同的边界条件,单板层积材有不同的振型和固有频率,四边简支振动法与四边自由振动法测得的动态弹性模量平均值比较接近,回归分析表明二者之间具有密切的相关性;四边简支振动法比四边自由振动法操作简单,更容易实现;采用四边简支振动法、四边自由振动法测得的杨木单板层积材的动态弹性模量和国家标准的破损检测法测得的静态弹性模量在0.01水平下具有密切的相关性,静态弹性模量可以通过线性回归方程用动态弹性模量来表征。     

足尺胶合板弹性模量的两对边简支振动检测研究

[目的]研究足尺胶合板两个主要方向(即长度和宽度方向)弹性模量的两对边简支振动检测,为足尺胶合板两个主要方向弹性模量的在线无损检测提供一种新方法.[方法]以4种厚度共20块足尺胶合板为研究对象,采用有限元软件COMSOL Multiphysics和PULSE振动测试系统分别对两对边简支的足尺胶合板进行了模态灵敏度分析和...     

横向振动方法评估大尺寸规格材静态抗弯弹性性质

该文通过比较大尺寸规格材动态和静态弹性模量之间的相互关系，探讨利用横向振动方法预测大尺寸板材抗弯弹性性质的可行性. 根据ASTM D198-99和ASTM D4761-96标准分别测定了加拿大针叶树商品材云杉-松-冷杉类大尺寸规格材 (38 mm×89 mm×3 658 mm) 的静态抗弯弹性模量E1和E2，并通过横向振动无损检测设备得到的动态弹性模量Etv对静态测试结果进行预测. 试验结果显示，横向振动方法得到的动态弹性模量Etv的平均值最大，比静态抗弯弹性模量E1和E2的平均值分别高5%(0.56 GPa)和15% (1.46 GPa). 动态弹性模量Etv与静态载荷方法测得的E1和E2都具有很好的相关性，相关系数分别为0.853 和0.881，均在0.01水平上呈显著相关. 该研究表明，横向振动方法能够快速准确地预测大尺寸规格材的静态抗弯弹性性质，是一种具有发展潜力的无损检测评估技术.      

激光测距方法测量结构材的顺纹抗拉弹性模量

该文以经过120 d、温度90℃条件下窑干干燥处理的56根日本柳杉人工林结构材(110 mm×55 mm×2 500 mm)作为测试试件,介绍了一种利用激光测距系统测量顺纹抗拉弹性模量的方法. 首先将试件含水率调至15%,在抗拉试验开始前采用纵向基频振动方法 (FFT) 得到试件的动态弹性模量(Efr),再利用由激光测距仪、数据采集器和计算机处理系统组成的激光测距系统,测定了顺纹抗拉弹性模量（Et）,最后破坏试件完成顺纹抗拉强度（σt）的测定. 对Efr、Et和σt相互关系的比较分析表明,Et的平均值比FFT方法得到的Efr的平均值小78% (0.63　GPa);Et与Efr具有很好的相关性,相关系数R为0971,在0.001水平上呈显著相关;Et和σt的相关系数R为0727,也在0.001水平上呈显著相关. 足尺试件的顺纹抗拉测试结果表明,激光测距方法可以准确地测量结构材在顺纹受拉时发生的拉伸变形,从而得到可靠的抗拉弹性模量试验结果.       

基于应力波的意杨原木、单板及LVL弹性模量相关性研究

评估原木制成的单板、单板层积材（LVL）制品的品质,为原木进行适时最佳分等提供方法,以提高其利用价值。采用应力波无损检测法测定意杨原木、及其单板和LVL制品的动态弹性模量（MOE）值,并研究三者之间的相关性,同时,对LVL进行抗弯力学性能试验,检测其静态MOE值,与其动态MOE进行对比验证。结果表明:用应力波无损检测方法测定意杨原木的动态MOE值与其单板和LVL的动态MOE值之间均有较高的相关性（相关系数R＞0.80）,且LVL动、静态MOE之间呈显著相关（R＞0.90）。     

用振动方式测定足尺人造板弹性模量

为了无损检测足尺人造板的弹性模量,提出一种基于薄板横向自由振动原理的测定方法。利用自行开发的足尺人造板力学性能检测试验装置,以206张足尺人造板为试验对象,包括86张刨花板和120张胶合板,进行了测定试验。同时,从每张板材上裁制6块小试件,通过传统的小试件3点弯曲检测法来获得静态弹性模量,并将2种检测方法的结果进行对比。结果表明:以所有足尺人造板为研究对象,足尺人造板动态弹性模量比其静态弹性模量稍大,两者比值为1.03~1.22;2种检测方法获得的足尺人造板弹性模量值间的相关系数为0.94（P<0.001）,证明基于薄板横向自由振动原理的足尺人造板弹性模量振动方式测定是可行的。图5表4参19     

厚胶合板弹性模量预测模型

为了预测厚胶合板弹性模量,通过简化层合板理论,该文建立了胶合板弹性模量预测模型,并以单板条、经过涂胶热压处理的单板条和相同工艺条件下的单板层积材的弹性模量,采用4种不同铺层方式的19层桉树胶合板对模型进行了验证。结果表明:3种预测值与实测值的趋势一致,相关系数R2顺纹在0.86以上,横纹在0.88以上,但是精度不同。采用单板条弹性模量预测的胶合板弹性模量比实测值偏低;采用经过涂胶热压处理后的单板条弹性模量预测的胶合板弹性模量比实测值偏高;采用相同工艺条件下的单板层积材弹性模量预测的胶合板弹性模量与实测值偏差较小,顺纹平均误差为4.64%,横纹平均误差10.94%。因此,采用相同工艺条件下的单板层积材的弹性模量来预测胶合板的弹性模量是可行的。      

家具用马尾松单板层积材力学性能的研究

马尾松是我国分布广泛的针叶树种,且木纹漂亮,但富含油脂,影响木材胶合。根据前人研究成果,用酚醛树脂胶粘剂制造未脱脂马尾松单板层积材可以实现完美胶合。采用随机激励功率谱法测试单板层积材的动态弹性模量,并采用3点静态弯曲试验代替4点弯曲试验测试制得板材的静态弹性模量、静曲强度和水平剪切强度以检验材料性能。结果表明:马尾松单板层积材平均弹性模量6 231 MPa,静曲强度45.5 MPa,满足家具用材要求;马尾松单板层积材垂直加载和平行加载条件下的弹性模量相同;动态弹性模量和静态弹性模量基本吻合;马尾松单板层积材平行加载下的水平剪切强度大于垂直加载条件下的水平剪切强度。     

油棕叶梗重组方材制备工艺

以油棕叶梗为原材料、酚醛树脂为胶黏剂,采用正交试验方法研究重组方材密度、施胶量、热压时间和热压温度对油棕叶梗重组方材力学性能的影响。结果表明,密度对油棕叶梗重组方材性能的影响较大,密度和施胶量越大,重组方材力学性能越好;热压温度和热压时间对油棕叶梗重组方材性能的影响比较复杂。综合考虑确定油棕叶梗重组方材的较优制备工艺条件为:密度0.7 g/cm³,施胶量12%,热压温度180℃,热压时间40 min;较优工艺条件下油棕叶梗重组方材的弹性模量为7 185 MPa,静曲强度为68.7 MPa,顺纹抗压强度为35 MPa,内结合强度为0.21 MPa。密度为0.7 g/cm³的油棕叶梗重组方材的弹性模量、静曲强度、顺纹抗压强度高于了杉木的性能。     

杨木单板树脂增强重组材的制备及性能研究

采用三聚氰胺甲醛树脂辊压浸渍杨木单板,通过高频热压定型得到树脂增强重组材,探讨不同辊压压榨率和热压压力对板材物理力学性能的影响。结果表明：利用高频介质加热进行厚板坯的成型较接触式热压可行,可缩短热压时间,提高热压效率;热压压力对杨木重组材的大部分物理力学性能影响显著,辊压压榨率对材料的静曲强度、弹性模量等影响不显著;辊压压榨率20％、热压单位压力2．0MPa时,高频热压制备的地板用杨木重组材物理力学性能指标综合较优,该制备条件下成品材料密度为0．68g／cm3、静曲强度50．19MPa、弹性模量4191．61MPa。