[發明專利]木材泊松比的動態測試方法

有效

• 申請號: 201410069394.6
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103808574B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 王正;李敏敏;曹瑜;王韻璐;高子震;劉斌;顧玲玲;王亞磊;梁星宇;楊燕
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G01N3/34
• 分類號: G01N3/34
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 王清義

技術領域

本技術涉及泊松比的測試方法，具體地說，是木材泊松比的動態測試方法。

背景技術

彈性模量和泊松比是表征材料力學行為的兩個重要參數。而材料的泊松比是指在軸向拉(壓)時橫向應變與縱向應變之比的絕對值，亦是反映材料橫向變形的彈性常數。測試材料泊松比的方法很多，有利用兩對引伸儀的機械方法，有采用布里淵散射（SBS）、表面聲波（SAW）和聲顯微學（AM）等的聲學方法，還有根據光彈性波理論、彈性共振振動理論的光學方法，以及電測法等。但是目前對于木材泊松比的研究相對較少，尤其是粘彈性材料泊松比的動態測定還沒有引起足夠重視。

根據粘彈性材料的載荷性質不同，分為靜態粘彈性泊松比和動態復數泊松比，分別表征在拉伸靜載荷下和動態拉伸載荷作用下，材料的橫向應變對縱向應變的響應。由于材料的粘彈性，試件在外載作用下要產生松弛或蠕變，橫向應變響應滯后于縱向變形。因此粘彈性泊松比的表達式沒有線彈性材料那么簡單。

用途廣泛的木材作為一種非均值的、各向異性的天然高分子材料，許多性質都有別于其它材料。木材的力學性質包括應力與應變關系、彈性、粘彈性（塑性、蠕變）、強度、硬度等，其力學性質更是與其它勻質材料有著明顯的差異。例如木材所有力學性能指標參數因其含水率（纖維飽和點以下）的變化而產生很大程度上的改變；木材會表現除介于彈性和非彈性體之間的黏彈性，發生蠕變現象，且其力學性質還會受載荷時間和環境條件等影響。木材的彎曲彈性模量E、剪切彈性模量G和泊松比μ通常統稱為其彈性常數。因此，用動力學振動法研究具有粘彈性的木材泊松比彈性常數尤為重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種快速、簡便、精度高的木材泊松比的動態測試方法。

本發明的木材泊松比的動態測試方法，在長方體試件一側面上粘貼兩個相垂直的應變片，兩個應變片的方向分別沿著試件的縱向和橫向方向；應變片分別與應變測量系統相連；試件的一端固定，通過敲擊試件的另一端，使得試件在與粘貼有應變片的側面相垂直的方向上作一階自由振動；在試件振動時通過應變測量系統測量出兩個應變片隨時間變化的應變量波形；把橫向方向應變片的應變量波形的峰峰值與縱向方向應變片的應變量波形的峰峰值相比得到泊松比。

上述的木材泊松比的動態測試方法，兩個應變片粘貼在木材的順紋徑切面上，所得到泊松比為徑切面順紋泊松比。

上述的木材泊松比的動態測試方法，兩個應變片粘貼在木材的橫紋徑切面上，所得到泊松比為徑切面橫紋泊松比。

上述的木材泊松比的動態測試方法，兩個應變片粘貼在木材的橫切面上，所得到泊松比為橫切面橫紋泊松比。

上述的木材泊松比的動態測試方法，應變測量系統包括信號調理儀、動態應變儀、信號采集箱、具有信號采集與分析軟件的計算機。應變片、信號調理儀、動態應變儀、信號采集箱、計算機依次相連。

本發明的有益效果：本發明根據懸臂板一階彎曲振形給出了動態測試木材泊松比的方法，以該方法測試木材試件順紋和橫紋泊松比時，具有快速、簡便、精度高的優點。

附圖說明

圖1是測試徑切面順紋μ_LR時橫向應變片1與縱向應變片2粘貼在LR面4上的示意圖。

圖2是測試徑切面橫紋μ_RL時橫向應變片1與縱向應變片2粘貼在LR面3上的示意圖。

圖3是測試橫切面橫紋μ_RT時橫向應變片1與縱向應變片2粘貼在TR面5上的示意圖。

圖4是試驗框圖。

圖5是徑切面順紋試件上的橫向應變片應變量的變化圖。

圖6是徑切面順紋試件上的縱向應變片應變量的變化圖。

圖7是橫切面橫紋試件上的橫向應變片應變量的變化圖。

圖8是橫切面橫紋試件上的縱向應變片應變量的變化圖。

圖9是徑切面橫紋試件上的橫向應變片應變量的變化圖。

圖10是徑切面橫紋試件上的縱向應變片應變量的變化圖。

圖11是低碳鋼板上的橫向應變片應變量的變化圖。

圖12是低碳鋼板上的縱向應變片應變量的變化圖。

具體實施方式

1樹種、儀器、試件尺寸和取向

1.1試件樹種

西加云杉(picea spp.)，木材比重約為0.37-0.42g/cm³，木理通直，產地美國，因具有較好的共振音響性質，作為鋼琴響板的主要用材。

1.2儀器與工夾量具

1.2.1電阻應變儀系統1套