[發明專利]同步動態測定木材彈性模量、剪切模量和泊松比的方法

有效

• 申請號: 201611231419.3
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106770659B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 王正;王韻璐;曹瑜;李敏敏;高子震
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/12
• 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

1.同步動態測定木材彈性模量、剪切模量和泊松比的方法，懸臂板的長l、寬b、厚h，懸臂板長度方向的一端固定；

其特征是：

懸臂板上、下板面分別用A、B面表示,在A、B面上分別貼0°應變片和75°應變片；0°應變片應變柵縱向中心線位于懸臂板中心線上，75°應變片與懸臂板中心線夾角為75°；0°、75°應變片的應變柵中心點在一直線上，該直線與固定端距離為x/l，x/l依賴于懸臂板的長寬比和板材密度；A、B面75°應變片位于懸臂板中心線兩側,且到懸臂板中心線等距；敲擊懸臂板自由端角點，激發懸臂板自由振動；

A、B兩面的0°應變片和75°應變片均采用半橋接法，雙通道動態應變儀同時將0°應變片、75°應變片的應變放大且轉換為電壓信號輸出,再用信號調理儀將信號放大、濾波，后經AD轉換將模擬信號變為數字信號,應用信號和系統分析軟件處理，顯示出應變頻譜；從頻譜上讀取試件的一階彎曲頻率f_b和一階扭轉頻率f_t以及一階彎曲頻率f_b處的0°應變片和75°應變片的線性譜幅值；從試件的一階彎曲頻率f_b獲得板材彈性模量E、從試件一階扭轉頻率f_t和一階彎曲頻率f_b獲得板材剪切模量G、從一階彎曲頻率f_b處的0°應變片和75°應變片的線性譜幅值獲得泊松比μ，木材密度為ρ,具體推算公式如下：

彈性模量E：

剪切模量G：

其中:

振形系數C₁、C₂的值與懸臂板材料和懸臂板試件尺寸有關；

泊松比μ：

2.同步動態測定木材彈性模量、剪切模量和泊松比的方法，懸臂板的長l、寬b、厚h，懸臂板長度方向的一端固定；其特征是：

懸臂板上、下板面分別用A、B面表示,在A、B面上分別貼0°應變片和82.5°應變片；0°應變片應變柵縱向中心線位于懸臂板中心線上，82.5°應變片與懸臂板中心線夾角為82.5°；0°、82.5°應變片的應變柵中心點在一直線上，該直線與固定端距離為x/l；A、B面82.5°應變片位于懸臂板中心線兩側,且到懸臂板中心線等距；敲擊懸臂板自由端角點，激發懸臂板自由振動；

兩個0°應變片和82.5°應變片均采用半橋接法，采用雙通道動態應變儀同時將0°應變片、82.5°應變片的應變轉換為電信號輸出,再將電信號放大、濾波后經AD轉換將模擬信號變為數字信號,應用信號和系統分析軟件處理，顯示出應變頻譜；從頻譜上讀取試件的一階彎曲頻率f_b和一階扭轉頻率f_t；從0°應變片的頻譜上讀取0°應變片一階彎曲頻率f_b處的應變幅值從82.5°應變片的頻譜上讀取82.5°應變片一階彎曲頻率f_b處的應變幅值木材密度為ρ；

根據下式計算出彈性模量E：

根據下式計算出剪切模量G：

其中:

振形系數C₁、C₂的值與懸臂板材料和懸臂板試件尺寸有關；

根據下式計算出泊松比μ：

3.如權利要求1或2所述的同步動態測定木材彈性模量、剪切模量和泊松比的方法，其特征是：

應變片貼在弦切面上，x/l＝0.4400-0.0982ρ+0.6939b/l；

應變片貼在徑切面上，x/l＝0.7709-0.0702l/b+0.00317l²/b²；

應變片貼在橫切面上，x/l＝0.65-0.05l/b。

4.如權利要求1或2所述的同步動態測定木材彈性模量、剪切模量和泊松比的方法，其特征是：

若是弦切面，C₁＝7.3437+5.6890b/l-2.1859h/b；

C₂＝0.00482+0.04078b/l-0.03415h/b；l/b＝2-5,b/h＝5-13.67；

若是徑切面，C₁＝7.4809+4.4624b/l-2.9980h/b；

C₂＝0.00763+0.04032b/l-0.05351h/b；l/b＝2-5,b/h＝5-13.67；

若是橫切面，C₁＝7.0896+6.0212b/l-0.5121h/b；

C₂＝-0.0005+0.06426b/l-0.00731h/b；l/b＝2-4,b/h＝5-13.67。