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【6h】

基于振动法的胶合木弹性模量测试方法的研究

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摘要

1 绪论

1.1 引言

1.1.1 胶合木

1.1.2 振动法

1.2 振动法在木结构应用中的研究状况及发展趋势

1.2.1 振动法在木结构应用的历史及研究现状

1.2.2 振动法在胶合木梁应用中存在的问题及发展趋势

1.3 研究背景及意义

1.4 研究内容

1.5 课题来源

2 振动法测试胶合木弹性模量的原理与方法

2.1 应用于木结构中的几种振动方式

2.1.1 纵向振动法

2.1.2 扭转振动法

2.1.3 横向振动法

2.2 振动测试系统的类型

2.2.1 测量输入和输出

2.2.2 仅测量系统的输出

2.3 振动测试的信号与信号处理

2.3.1 信号的定义与分类

2.3.2 数字信号的处理

2.4 本章小结

3 振动法与静力法测试胶合木梁弹性模量的试验研究

3.1 振动法测量胶合木弹性模量

3.1.1 试验构件

3.1.2 试验过程

3.1.3 试验结果及分析

3.2 静力弯曲法测量胶合木弹性模量

3.2.1 试验原理

3.2.2 试验结果及分析

3.3 两种试验方法的对比分析

3.3.1 密度的分布

3.3.2 静力法与动力法测得的弹性模量间的对比分析

3.4 本章小结

4 胶合木梁振动频率理论分析与实测结果比较

4.1 胶合木频率值的理论分析

4.1.1 欧拉-伯努利梁

4.1.2 铁摩辛柯梁

4.1.3 理论分析的数值结果

4.2 胶合木频率值的有限元分析

4.2.1 有限元简介

4.2.2 有限元计算频率原理

4.2.3 单元介绍

4.2.4 胶合木梁有限元模型的建立

4.2.5 胶合木梁有限元计算结果

4.3 胶合木频率值的试验测试

4.3.1 试验过程

4.3.2 试验结果

4.4 结果分析

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间的主要学术成果

致谢

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摘要

振动法测定木材弹性模量不仅能在不破坏木材使用价值的同时对木材的使用性能作出评价,还能使木材达到最佳使用效果。本文对简支梁振动原理对胶合木构件弹性模量的测定方法进行研究,主要针对该理论应用于胶合木梁的可行性与适用范围。具体研究工作与成果如下:
  (1)根据木构件中的几种振动方式、振动测试的类型和振动测试的信号与信号处理方式,确定针对胶合木梁精确、可行的试验方法。
  (2)基于简支条件下的横向振动法,测试胶合木梁不同拾振点的频率值。其中,拾振点在跨中时,测值稳定;时域图和频域图的图形结果最为清晰、可靠。
  (3)对比胶合木梁与锯材之间振动法和静力法测得的弹性模量值,分析它们之间的相关性,得出线性回归方程。从而得出结论:胶合木梁振动法和静力法测得的弹性模量值之间的相关性要好于锯材,以此判断简支条件下横向振动法测试胶合木抗弯弹性模量是可行的。
  (4)采用欧拉-伯努利计算公式、铁摩辛柯计算公式和有限元计算方法分别对不同层数、不同长度的胶合木梁和锯材计算其频率值,并与试验值比较,分析得出:随着胶合木梁层数的增加,应用欧拉-伯努利计算公式计算得到的频率值精度加大,符合本文理论推导的规律。即应用欧拉-伯努利计算公式的振动法测试胶合木的弹性模量比测试锯材的弹性模量的精度更高。
  (5)根据数据对比,当跨高比大于20时,可采用欧拉-伯努利计算公式计算矩形胶合木梁的弹性模量值;当跨高比大于10并小于20时,可根据层数对欧拉-伯努利计算公式进行修正后计算胶合木梁的弹性模量值;当跨高比小于10时,振动法测试胶合木梁弹性模量不可行。

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