第三章

結(jié)構(gòu)用木質(zhì)材料性能的無(wú)損檢測(cè)

本章概括性介紹結(jié)構(gòu)用木質(zhì)材料的無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)原理、技術(shù)及設(shè)備。主要介紹幾種常見(jiàn)的無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法，包括橫向振動(dòng)法、應(yīng)力波法、聲發(fā)射法、射線法。表3-1木質(zhì)材料力學(xué)性能無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

主要方法檢測(cè)原理機(jī)械應(yīng)力檢測(cè)采用機(jī)械方法施加恒定變形(或載荷)于被測(cè)試樣上，測(cè)得相應(yīng)的載荷(或變形)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)算出試樣的彈性模量，并推測(cè)靜曲強(qiáng)度。振動(dòng)檢測(cè)通過(guò)施加外力使試樣產(chǎn)生橫向振動(dòng)之后，通過(guò)傳感器測(cè)取試樣的自由振動(dòng)頻率，計(jì)算出試樣的彈性模量。沖擊應(yīng)力波檢測(cè)檢測(cè)通過(guò)試樣的縱向應(yīng)力波的速度，結(jié)合試樣的密度，確定出試樣的彈性模量，對(duì)靜曲強(qiáng)度及內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度等也可進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)。射線檢測(cè)以射線透射木質(zhì)材料，用射線接收傳感器直接測(cè)量窄小范圍內(nèi)透過(guò)試樣前后射線強(qiáng)度的變化，根據(jù)射線衰減率以及試樣的平均吸收系數(shù)推算出木材的密度。進(jìn)而推測(cè)力學(xué)性能。超聲波檢測(cè)通過(guò)測(cè)定超聲波經(jīng)過(guò)試樣預(yù)定距離的傳播時(shí)間計(jì)算平均波速，然后可利用波速和密度計(jì)算試樣的彈性模量。表3-2規(guī)格材應(yīng)力分等方法主要方法分等原理目測(cè)分等主要根據(jù)木材表面的節(jié)子、紋理、開(kāi)裂、和腐朽等木材缺陷，在目測(cè)觀察的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)木材等級(jí)的方法。機(jī)械分等根據(jù)木材變形由機(jī)械連續(xù)測(cè)量木材的變形，計(jì)算木材的靜彈性模量，并從彈性模量和強(qiáng)度的關(guān)系，推測(cè)木材的強(qiáng)度值。根據(jù)振動(dòng)特性由木材的振動(dòng)特性得出固有頻率，計(jì)算木材的動(dòng)彈性模量，并根據(jù)與強(qiáng)度的關(guān)系，推測(cè)木材的強(qiáng)度值。3.1力學(xué)性能測(cè)試原始方法

3.1.1中心點(diǎn)單載荷彎曲測(cè)定法圖1為中心點(diǎn)單載荷彎曲測(cè)定法（亦稱：三點(diǎn)彎曲測(cè)試法）的示意圖。木質(zhì)材料試件被簡(jiǎn)支在兩端，一個(gè)載荷施加在試件中間點(diǎn)并垂直于試件。測(cè)定載荷大小和試件中間點(diǎn)的變形量。試件彎曲彈性模量(MOE)可以通過(guò)下面方程式計(jì)算得到。式中：P――載荷（N）,L――兩支承間距（m），I――試件慣性距（m4），δ――試件中間點(diǎn)變形（m）。圖1中心點(diǎn)單載荷彎曲測(cè)定法示意圖3.1.2橫向振動(dòng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)橫向振動(dòng)可以用來(lái)進(jìn)行木質(zhì)材料的無(wú)損檢測(cè)。為說(shuō)明這種方法的基本原理，可以將橫向振動(dòng)簡(jiǎn)化為一個(gè)懸掛在彈簧下面的重物所做的振動(dòng)，如圖3所示。在圖中，重物M通過(guò)一個(gè)彈簧被懸掛在一個(gè)絕對(duì)剛性支承下面，彈簧的剛度為K，彈簧重量可以忽略。振動(dòng)過(guò)程中的阻尼可以簡(jiǎn)化為一個(gè)阻尼器D。當(dāng)一個(gè)交變載荷作用在重物上，則重物M的振動(dòng)可以用下面方程表示。

圖3重物彈性振動(dòng)模型（左）和橫向振動(dòng)梁（右）當(dāng)振動(dòng)梁被簡(jiǎn)支在其兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，

有下面求解彈性模量（MOE）成立。

在上面兩個(gè)求解彈性模量（MOE）的計(jì)算式中：MOE＝動(dòng)態(tài)彈性模量（Pa）fr

＝響應(yīng)頻率（Hz）W

＝梁的重量（Kg）L

＝梁的長(zhǎng)度（m）I

＝梁的慣性距（m4）g

＝重力加速度（9.8m/s2）3.1.3應(yīng)力波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)3.1.4聲發(fā)射評(píng)價(jià)3.1.5射線法3.1.6木質(zhì)材料無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)設(shè)備3.1.6.1原木檢測(cè)儀器3.1.6.2鋸材檢測(cè)設(shè)備和儀器

(1)Metriguard板材機(jī)