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规格材无损检测及断裂预报的研究

作　者: 李红岩
导　师: 孙友富
学　校: 南京林业大学
专　业: 木材科学与技术
关键词: 规格材分等无损检测动态弹性模量静态弹性模量断裂监测
分类号: TS67
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文主要从理论、试验、模型建立等方面对规格材无损检测及断裂监测进行了研究。在理论的基础上,将动态、静态等多种无损检测的试验方法测得的特征参数与锯材强度进行回归分析,达到评估锯材强度的目的;运用声发射技术对试验中的试件进行实时监测;建立锯材的有限元模型,预报锯材的变形和应力分布情况,为我国规格材机械应力分等和木结构的安全设计提供依据和参考。论文结果总结如下:(1)在动态无损检测方法的研究中,主要利用横向振动测试方法对落叶松规格材的动态特性(共振频率、动态弹性模量)以及影响因素(密度、节疤等)进行了研究。将动态弹性模量与各静态弹性模量、抗弯强度进行了回归关系,两者有一定的相关关系,说明横向振动方法在预测规格材等级时,可作为一项参考指标。(2)运用不同跨度的平面连续三点弯曲的非破坏方法进行研究,得出静态弹性模量与抗弯强度的决定系数高,回归关系高度显著,其中跨距为900mm、1200mm的平面连续三点弯曲理想。(3)密度不能作为单一的强度评定指标,而利用静态弹性模量作为强度分等的指标,可增加高等级规格材的比例,旨在达到材尽其用的目的。(4)运用声发射技术进行实时监测试件在受载过程中是否发生了微小损伤,通过软件窗口直观的观测振幅、振铃计数等特征参数,有效的避免试件出现因过度加载而产生的破坏。为准确的评定试件的等级,提供了良好的保证。(5)用ANSYS软件对规格材进行有限元分析和弯曲变形描述,可以清晰的看到一定载荷下试件的应力分布、变形情况。在与试验结果进行比较分析时,相对误差基本在10%以内,说明试验数据和模型计算结果可信。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 研究目的和意义  8-9
  1.2 木材无损检测研究进展  9-13
    1.2.1 国内研究现状  9-10
    1.2.2 国外研究现状  10-13
  1.3 研究的主要内容  13-14
2 锯材强度分等的研究  14-19
  2.1 概述  14
  2.2 无损检测方法测得参数与强度的关系及其对强度的影响  14-17
    2.2.1 缺陷与强度关系及对强度的影响  14-16
    2.2.2 密度与强度关系及对强度的影响  16
    2.2.3 弹性模量与强度关系及对强度的影响  16
    2.2.4 含水率与强度关系及对强度的影响  16-17
    2.2.5 受力方式及对强度的影响  17
  2.3 小结  17-19
3 横向振动测试动态弹性模量的研究  19-34
  3.1 木材的振动特性  19
  3.2 横向振动基本原理  19-20
  3.3 试验材料和测试系统的建立  20-23
    3.3.1 试验材料  20
    3.3.2 试验仪器  20-21
    3.3.3 测试软件分析系统  21-23
  3.4 试验过程  23-26
    3.4.1 预备试验  23
    3.4.2 平置横向弯曲振动测试  23-25
    3.4.3 侧立横向弯曲测试  25-26
  3.5 试验结果和分析  26-33
    3.5.1 动态弹性模量计算  26-28
    3.5.2 动态特性参数与动态弹性模量相关性分析  28-29
    3.5.3 动态弹性模量之间的相关性分析  29-30
    3.5.4 动态弹性模量的影响因素分析  30-33
  3.6 小结  33-34
4 静态弹性模量用于规格材分等的研究  34-54
  4.1 试验原理  34-37
    4.1.1 平置连续弯曲测得弹性模量分等原理  34-35
    4.1.2 规格材应力分等的检验方法  35-37
  4.2 试验材料和试验系统  37-38
    4.2.1 试验材料  37
    4.2.2 试验系统  37-38
  4.3 试验过程  38-41
    4.3.1 连续三点弯曲  38-39
    4.3.2 破坏性实验  39-41
  4.4 试验结果和分析  41-53
    4.4.1 抗弯静态弹性模量和抗弯强度  41-43
    4.4.2 静态弹性模量与动态弹性模量相关性分析  43-48
    4.4.3 抗弯强度与动态弹性模量、静态弹性模量、密度的相关性分析  48-50
    4.4.4 强度等级检验  50-53
  4.5 小结  53-54
5 声发射技术动态监测规格材断裂的研究  54-61
  5.1 声发射技术原理  54-57
    5.1.1 声发射技术  54-55
    5.1.2 声发射信号的类型  55
    5.1.3 声发射的信号特征参数  55-57
  5.2 声发射技术监测规格材断裂  57-60
    5.2.1 试验设备  57
    5.2.2 声发射技术监测规格材断裂试验  57-60
  5.3 小结  60-61
6 基于 ANSYS 的规格材有限单元法分析  61-68
  6.1 ANSYS 结构有限元分析概述  61-62
    6.1.1 有限元基本思想  61-62
    6.1.2 ANSYS 结构有限元分析流程  62
  6.2 规格材的有限元模型建立  62-64
    6.2.1 solid46 单元介绍  62-63
    6.2.2 建立有限元模型  63-64
  6.3 模型的有限元分析  64-67
  6.4 小结  67-68
7 总结论与建议  68-70
  7.1 总结论  68
  7.2 建议  68-70
参考文献  70-73
论文发表情况  73-74
详细摘要  74-77

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