[發明專利]一種含水率可控木材微力學測量裝置及其測量方法

在審

• 申請號: 201910398496.5
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110082209A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 張耀麗;蒯炳斌;單舒雅;趙婉婉;詹天翼;王旋;梁睿
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明涉及一種含水率可控木材微力學測量裝置，包括升降裝置；連接裝置，用于連接升降裝置和待測木纖維的第一端部，升降裝置通過連接裝置提拉待測木纖維；稱重裝置，在稱重裝置上設置有第一底座，第一底座固定連接待測木纖維的第二端部，第一底座置于稱重裝置的稱重盤上；可調溫濕度容器，容器內設置有加熱片和加濕器，稱重裝置和待測木纖維置于可調溫濕度容器內，在容器內還設置有用于檢測待測木纖維周側環境溫濕度的溫濕度探針；待測木纖維豎直設置。該裝置可檢測不同含水率下木纖維的彈性模量和拉伸長度；解決了木材領域的測量難題且設備簡單，成本低廉，測量精度高。

技術領域

本發明涉及一種測量裝置，尤其涉及一種含水率可控木材微力學測量裝置及其測量方法。

背景技術

木材的單根纖維是木材主要的承載單元，纖維細胞壁的力學性能對整個木材有著至關重要的影響，不同含水率下的待測木纖維所呈現的彈性模量和拉伸強度會有較大的差異，在木材加工、制漿造紙、中密度纖維板等實際應用中都需要考慮彈性模量和拉伸強度的問題以確保充分發揮其作用的目的。

彈性模量是材料重要的性能參數，從宏觀角度來說，彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度，是衡量木材剛度特性的一個重要指標。目前公認的測量技術為靜態彎曲法，但該方法測量過程過于繁瑣，測試時間較長，并且具有破壞性，已經不能滿足現代連續化生產的要求。近幾十年來，彈性模量測量的技術在不斷的更新升級，現應用較為廣泛的測量技術有應力波法、振動檢測法，應力波速度檢測儀的測試原理:木材的一端受到沖擊波的作用,應力波在木材中來回傳播,通過測定木材中的應力波傳播速度,確定木材的彈性模量值,最終估算出木材的力學強度；振動檢測法是基于木材共振頻率與彈性模量具有數學關系的原理，利用振動測量得到木材的共振頻率進而得到木材的動彈性模量。

拉伸強度是指試樣在拉伸過程中，材料經過屈服階段后進入強化階段后隨著橫向截面尺寸明顯縮小在拉斷時所承受的最大力，除以試樣原橫截面積所得的應力，稱為抗拉強度或者強度極限，它表示材料在拉力作用下抵抗破壞的最大能力。常用的方法是使用拉伸試驗機對材料進行拉伸強度測試。

雖然對木材等固體材料的力學性能的測試有很多的研究，也總結出了很多的成果，但是對于木材單根纖維不同含水率下的微力學測量的方法相對較少，常規的待測木纖維的測試方法大多數都因為測試纖維非常細小且承受載荷較小易變形而造成測試的困難。由于單根纖維是木材的主要承載結構單元，纖維細胞壁的力學性能的好壞對木材的宏觀的力學性能有著至關重要的影響，對木材單根纖維的力學性能的研究其實就是把木材力學研究從宏觀研究向微觀的研究的過渡。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可控制木纖維含水率且可測量該含水率下木纖維的微力學性能的裝置，該裝置可檢測木纖維的彈性模量和拉伸長度；解決了木材領域的測量難題且設備簡單，成本低廉，測量精度高。

本發明所采取的技術方案為：一種含水率可控木材微力學測量裝置，包括升降裝置；

連接裝置，用于連接所述升降裝置和待測木纖維的第一端部，所述升降裝置通過所述連接裝置提拉所述待測木纖維；

稱重裝置，在所述稱重裝置上設置有第一底座，所述第一底座固定連接所述待測木纖維的第二端部，所述第一底座置于所述稱重裝置的稱重盤上；

可調溫濕度容器，所述容器內設置有加熱片和加濕器，所述稱重裝置和所述待測木纖維置于所述可調溫濕度容器內，在所述容器內還設置有用于檢測所述待測木纖維周側環境溫濕度的溫濕度探針；

所述待測木纖維豎直設置。

進一步的，所述升降裝置為滑走式切片機，所述連接裝置通過標本固定器固定連接所述滑走式切片機，所述滑走式切片機的步進為微米級。