基于模态柔度差曲率的云杉锯材梁缺陷检测

在机械和环境荷载作用下,木质构件和结构的局部缺陷如节疤、腐朽和裂缝等会导致使用寿命的缩减.在木结构工程领域,如果能够尽早对结构和构件的最薄弱位置进行检出和评估,可避免因突然破坏而导致的灾难性事故.在本研究中,通过振动测试获取前两阶模态振型,并利用锯材梁损伤前后的模态柔度矩阵差值曲率提出损伤识别指标.为了验证提案损伤指标的有效性,通过人工切除截面质量来模拟不同损伤程度、不同损伤位置和双数个损伤的情景,试验结果表明损伤指标对不同程度、不同位置和双数个损伤均能准确定位,并可对损伤轻重程度进行定性评价.     

基于数字图像处理的樟子松锯材分级研究

为了解决传统锯材检测方法效率低、劳动强度高和人为因素影响大的问题,笔者运用数字图像处理的方法对樟子松锯材等级进行检测,实现樟子松锯材等级检测的标准化和程序化。根据樟子松锯材缺陷与天然木纹颜色存在显著差距的特点,利用Otsu's方法的最佳全局阈值处理锯材图像得到最佳分割阈值,获得锯材的二值图像,得到缺陷位置像素坐标,将缺陷坐标与锯材实际尺寸对应,计算出相应锯材的净划材尺寸和出材率,完成对锯材等级的划分。利用该方法对75片试件进行表面质量检测和等级划分的准确率为94.67%,分级程序的运行时间约为1.793 s。该方法在保证检测准确率的情况下不仅可以减少检测时间、降低人工劳动强度、提高检测准确率,而且解决了人工检测主观性强的问题。     

基于表面主要缺陷的锯材外观质量量化评价方法

【目的】提出一种锯材外观质量量化评价方法,探索锯材外观质量数字化检测与评价分级的可行性,为实现锯材外观质量的实时在线检测提供基础理论和技术支撑。【方法】建立由密闭暗室、光源、工业相机等组成的锯材表面缺陷在线检测系统,在稳定光环境下采集样本锯材彩色图像。基于图像处理技术开发软件试验系统,实现对锯材缺陷的检测和识别。分别建立节疤、孔洞和裂缝缺陷外观质量评价模型,并据此提出外观质量综合量化评价方法;通过与国家标准对照,验证本研究提出方法的科学性和可行性。【结果】量化评价方法与锯材材质指标等级进行对照,二者线性相关系数为0.85;锯材材质指标等级除了2级和3级对应的综合量化评价值分布比较分散、等级之间数据有部分交叉外,其他等级之间对应的综合量化评价值分布几乎没有交叉。量化评价方法与集成材层板外观质量要求进行对照,二者线性相关系数为0.88;锯材材质指标等级4级对应的综合量化评价值分布比较集中,与其他等级之间没有数据交叉;锯材材质指标等级1级、2级和3级相邻等级对应的综合量化评价值分布比较分散,等级之间数据有部分交叉,不相邻等级间数据分布没有交叉。【结论】综合量化评价值与依据有关国家标准确定的锯材材质指标等级、集成材层板外观质量要求的线性相关性相对较好,可为实现锯材外观质量数字化检测与评价奠定基础;通过调整模型有关影响系数,可满足不同树种和不同应用需求,以达到较好评价效果。     

基于压电传感技术的木结构连接节点损伤识别

针对木结构中常见的榫卯连接与螺栓连接节点,利用压电传感技术对其进行健康工况和损伤工况的数值模拟研究,其中榫卯连接考虑榫头的平动、转动、缺损工况,螺栓连接考虑预紧力松动工况;对压电片所接收到的信号进行以小波包分解,并以各频段信号能量的总和作为能量指标,对不同损伤工况进行定量评估,最后以螺栓连接为例进行实验验证。数值计算和实验结果均表明,压电片所接收到的信号能量随损伤程度的不断增加而减小,利用压电传感技术可以有效识别不同类型连接节点处不同程度的损伤,该结论可为工程实际提供参考。     

板材强度无损检测方法的研究

论述了在线无损检测木材强度的理论方法，阐述了在无损检测系统中利用先进的传感器技术采集板材的各项形体尺寸参数、重量、密度和应力声波信号的方法，并根据FFT技术对采集数据迅速完成弹性模量的实时计算和强度分级记号标印。     

原木锯材产品质量统检结果与讨论

经国家技术监督局同意,林业部组织了全国林业系统国有企业原木、锯材产品质量统检。通过对全国九个省（区）的林业系统国有企业原木、锯材产品质量统检,结果表明原木规格平均合格率９４．１３％,等级平均合格率９８．７８％,合格批次占８８．５０％,锯材规格平均合格率８７．６２％,等级平均合格率９８．５５％,合格批次占９２．８６％。     

Simulated yield and quality distribution of sawn timber from final felling in a Norway spruce [Picea abies (L.) Karst.] stand with varying thinning regimes: A case study

Abstract

An integrated simulation tool, formed by integrating the InnoSIM sawing simulation system with the RetroSTEM simulator, was used to convert available wood raw materials from final felling into sawn timber, allowing for calculation of the three-dimensional wood properties of individual stems (stem geometry, heartwood formation, knottiness) as well as the volume, quality and value of sawn timber in a Norway spruce stand with different thinning regimes (unthinned, normal and intensively thinned). Based on the input data of sawing patterns, the simulations indicate that there are relatively small differences (<8%) in the volume yield (m³ha^?1) of sawn goods resulting from sawlogs available from final felling with different thinning practices. However, intensive thinning yielded the largest stem diameters and the greatest volumes (m³ha^?1) of large-sized centre goods (thickness: 50, 63, 75 mm) of rather poor quality. Normal thinning yielded the largest volume of A-grade side boards and centre goods (m³ha^?1), as well as the best total value ([euro]ha^?1) of sawn timber. Differences observed in sawn timber quality distribution can contribute to even more significant variation in value yields, if pricing mechanisms of timber products change to favour higher grade timber products.     

基于声发射的樟子松锯材表面横波与内部纵波传播特性及能量衰减规律

为研究不同声发射(acoustic emission,AE)模态的传播特性与能量衰减模式,依据波动理论提出一种木材AE信号表面横波与内部纵波析取方法,进而建立AE信号能量衰减模型。首先,依据ASTM-E976-2015通过铅芯折断的方式在樟子松锯材表面产生AE源,并在不同位置采集表面横波与内部纵波的AE原始信号,采样频率设置为500 kHz;然后,采用小波分析方法从原始信号中重构AE波形,分析木材AE信号表面横波与内部纵波的传播特性;最后,通过指数函数拟合的方法,构建表面横波与内部纵波能量衰减模型。结果表明:表面横波与内部纵波在樟子松锯材中传播时AE能量均呈明显的指数衰减规律,但在频率分布和传播速率上均有较大差异。表面横波在传播初始阶段主要分布在以80.0 kHz和113.3 kHz为中心的两个中高频段内,随着其在木材表面的传播,高频信号迅速衰减为低频信号。而内部纵波始终处于相对低频段内,其平均传播速率约为表面横波的4.6倍。     

环境因素对大型结构模态参数的影响

分析对大型结构损伤识别产生影响的环境因素及其影响机理,以海洋平台及其所处海洋环境为例,定量分析结构在温度、湿度、附着海洋生物、附连水质量和潮汐等因素改变的情况下结构模态参数的变化。     

Log Characteristics and Sawn Timber Recovery of Home-Garden Teak from Wet and Dry Localities of Kerala, India

There is a widely held view among smallholders that teak timber produced from small-scale agroforestry systems, especially home-garden forestry, fetches a lower price than that from conventional plantation forestry. To examine the veracity of this view, the wood quality attributes of teak from two home gardens in the district of Ernakulam (wet site) and Palakkad (dry site) in India were compared to those of forest plantation in Nilambur. The logs were graded using standard timber trade practices into high, medium and low quality as determined by the potential sawn timber grade-yield recovery pattern. Of 96 home garden teak logs (aged 35 years) from wet and dry sites, 59% belonged to timber Grade II–IV and the rest were classified as poles. Grade I logs (export quality) with a girth above 150 cm were not available from either of the homesteads. Faster-grown teak in the wet site produced large diameter logs (dbh 1.37 m) with average diameter of 39.6 cm, which is comparable to that of best site quality in India. In contrast, the average dbh for teak grown in the dry site was 24 cm as compared to the average dbh of 31 cm recorded from the same aged forest plantation in Nilambur. It was found that only 10% of logs belonged to Grade II timber and the rest fell under grades III and IV with more frequent visual defects. The sawn timber recovery percentage was lower for the dry site (66.8%), whereas there was no significant difference in grade from the wet and forest plantation sites, with recovery rates of 76.5% and 78.8%, respectively. The general notion that home garden teak has a large proportion of sapwood seems to be baseless, no significant difference being found between the heartwood-sapwood ratio of home-garden and forest plantation teak. Lack of appropriate silvicultural practices in home-garden forestry caused the production of more defective logs, adversely affecting the market price of timber.

基于二维码的木材运输防伪码单设计

通过对面积限额制度下的木材运输行为进行分析,提出为增强木材运输码单的防伪性能,采用加印二维码的防伪码单进行木材运输监管的设想,并详细介绍二维码的编码规则以及配套使用的硬软件设施;为增加二维码的加密性能,对需要进行二维码编码的信息运用校验和算法进行加密,设计出基于二维码技术的木材运输防伪码单。通过软件自动识别,该防伪码单能够有效提高林业管理部门的执法效率,对伪造码单、涂改码单信息的违法行为具有一定的抑制作用。     

国外木结构建筑的抗震性能研究

根据国外的有关文献资料，论述了影响木框架结构抗震性能的主要因素以及木框架建筑的震害调查结果，介绍了目前木框架建筑抗震研究的最新成果。     

鱼鳞云杉干部显微解剖结构与云杉大黑天牛危害的关系

鱼鳞云杉健康木和被害木干部解剖特征量中,存在显著性差异的指标包括胞壁厚（晚材）、管胞腔直径（径向早材）、管胞直径（早材）、木射线条数、管胞长（早材、晚材）、树脂道比量和木射线比量;逐步回归分析表明,管胞腔直径（径向早材）和管胞长（早材）为正相关,是有利于云杉大黑天牛危害的特征量,树脂道比量、木射线条数和木射线比量为负相关,是对云杉大黑天牛产生抗性的特征量。     

青海云杉种实害虫发生危害研究

青海云杉种实害虫的主要种类为云杉球果小卷蛾,主要发生于天然林及母树木,虫害株率高达100%.-般低海拔林分重于高海拔林分,老母树林重于新母树林,纯林、疏林重于混交林和郁闭林分,远离天然林的种子园没有种实害虫的发生.在同一坡面上,随坡位升高虫害减轻,平缓林分重于陡坡林分,不同坡向间差异不明显;干燥林分重于湿润林分.平均单果虫口密度3头左右时,虫害果较健康果相比,出种率下降2.5%,健饱种数下降18.3%,虫蛀种子率达16.2%,千粒重下降0.93g,发芽率降低28%.     

图像分割技术在木材表面缺陷识别中的应用

阐述了图像分割技术在图像处理及分析中重要意义,以及主要的图像分割技术。以木材表面缺陷为主要研究对象,利用微分算子边缘检测、最优迭代阈值分割及形态学方法针对具有代表性缺陷死节和虫眼进行分割处理。     

东北林区贮木场火灾智能探测预警系统的研究

通过对林区贮木场火灾预警系统的设计、区域划分及火灾探测器的布局,并以东北林区——贮木场为实例进行应用分析,结果表明,贮木场内报警区域可根据场内楞堆区域的个数及作业生产线划分,探测区域按照500 m2<区域<1 000 m2进行划分,火灾探测器按照3 m×6.5 m间距进行安装,气体探测器安装在楞堆的东南方向,室外自检时间为4 h,区域报警系统采用无极性的二线制系统,集中报警采用三线制系统。     

鱼鳞云杉TR型裂纹的演化与破坏模式

在环境扫描电子显微镜样品舱内低真空模式下,对鱼鳞云杉木材小试样进行垂直于纹理方向的原位拉伸试验,实时监测TR系统裂纹扩展的全过程.在生长轮层次上,TR裂纹以台阶式生长方式穿过早晚材;在细胞层次上,TR裂纹以劈裂模式在胞间层或接近胞间层处分离细胞.用数字散斑相关方法计算试件在破坏之前的位移场和应变场,定量地展示载荷传递的详细信息,证实具有非均质的木材的微、细结构对其力学性能的影响.结果表明:将环境扫描电子显微镜下的力学试验与数字散斑相关分析相结合的研究方法,可从本质上揭示木材的细、微观力学损伤机制.     

应用遥感数据识别意大利沿海松林灾害级别

分析了LandsatTM和ERS-1SAR数据用于识别意大利沿海松林污染灾害级别的潜在能力，结果显示出夏季获取的TM数据在森林灾害制图上远比冬季获取的TM数据和SAR影像有效，但SAR影像的贡献也是不可忽略的，文中给出了应用人工神经元网络B-P模型得到的对意大利沿海松林污染灾害级别划分的结果和应用FINDKAPP程序得到的精度评价结果。     

林木受小蠹虫危害的表征及其遥感监测

通过查阅大量相关文献,分析了小蠹虫对寄主树的选择和定殖,小蠹虫、真菌与寄主树的相互关系以及寄主树的防御反应,总结了遥感在小蠹虫早期危害监测上的应用。     

云南松林纵坑切梢小蠹灾害遥感监测的初步研究

以云南省曲靖市沾益、陆良县遭受纵坑切梢小蠹危害的云南松林为样区,应用NOAA/AVHRR、LandsatTM、CBERS-1 CCD和EOS/MODIS 4种卫星遥感数据,对其受纵坑切梢小蠹的重度危害区和健康林分进行了光谱信息的分析。据此,初步提出了两种监测模型,差变率(DR)模型和灾害指数(DI)模型,可用于区分典型的云南松健康林分和遭受纵坑切梢小蠹重度危害的林分。表明若DR值较大,云南松林的健康状况较好;反之DI值越大,林分受到纵坑切梢小蠹危害的程度越重。