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基于控制容积干缩模型的X射线法测算木材含水率分布

         
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【目的】构建木材控制容积干缩模型，采用X射线法测量木材剖面密度，计算含水率分布，为科研和生产测定木材含水率及其分布提供技术支撑。【方法】将绝干前木材沿厚度方向划分控制容积，引入木材全干干缩率参数并依据木材干缩原理计算绝干后木材控制容积厚度，利用木材剖面密度确定控制容积密度，完整构建求解绝干前木材控制容积含水率计算模型。模型中绝干前木材控制容积含水率、绝干后木材控制容积厚度和密度等变量高度耦合，通过开发迭代算法并在Matlab软件中编制计算程序求解以上变量，该算法以绝干后木材实际厚度为约束条件不断修正木材全干干缩率，有效避免因全干干缩率引入值与真实值偏差带来的计算误差。同时，开展毛白杨木材对流干燥试验，利用本研究方法测算不同干燥阶段木材含水率分布，并与木材实际平均含水率（称重法）以及假设木材厚度方向均匀干缩法测算的含水率分布进行对比分析。【结果】本研究方法测算的木材平均含水率与称重法测量的木材平均含水率非常接近，二者相关系数的平方（R2）在0.999 2以上。本研究方法与均匀干缩法相比，在FSP（纤维饱和点）以上时2种方法测算的木材含水率分布一致；在FSP以下时本研究方法测算的木材含水率在试件表层相对较低、芯层相对较高，芯、表层含水率梯度较大。木材分别干燥45、69和134 h时，本研究方法测算的芯、表层木材含水率差分别为22.61%、15.65%和5.58%，均匀干缩法测算的芯、表层含水率差分别为18.06%、11.51%和4.27%,2种方法的绝对偏差分别为4.55%、4.14%和1.34%，差异较明显。相比均匀干缩法，干燥时间为45、69和134 h时，本研究方法测算的木材含水率分布其精度分别提高3.80%、6.00%和4.04%。【结论】本研究构建的控制容积干缩模型充分考虑含水率分布引起的非均匀干缩，可弥补均匀干缩法假设木材均匀干缩的不足，提高木材含水率分布测算精度，为木材含水率分布的动态检测提供一种有效的技术手段。

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