孙德彬课程论文——杜鑫

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1、《家具涂料与涂饰工艺技术》课程论文论文要求所占分比例（100分）得分论文格式20论文结构30论文条理内容40参考文献10总分学院：材料科学与工程学院专业年级：2011级木材科学与工程学生姓名:杜鑫学号:20110716设计(论文)题目：木质材料性能检测的现状与发展探讨指导教师:孙德彬日期:2014年12月18日木质材料力学性能检测的现状与发展探讨杜鑫中南林业科技大学材料科学与工程学院，长沙市，410000摘要:木质材料用途广泛，在建筑、家具和包装等领域发挥着重要作用。目前，木材无损检测技术发展很快，应用到木材性质检测的无损检测方法已达几十种，然而对木质材料

2、力学性能的检测还处于相对初级阶段，具有较大的挑战性。本文对木质材料力学性能的无损检测方法和原理进行归纳与总结，阐述几种主要检测技术(如应力波检测、超声波检测、振动法检测)的国内外研究现状、检测特点及存在问题。在此基础上，提出木质材料力学性能无损检测技术的发展趋势。关键词:木质材料;无损检测;力学性能木质材料是一类包括木材和以木材(或其废料)为主要原料，经过机械加工，物理化学处理而得到的具有木材基本特征和主要组分的材料。在现代，木质材料已形成一个品种较多、性能差异较大的材料体系，它包括木材、改性木材、木质人造材料(胶合板、纤维板、刨花板)和木质复合材料(木材

3、塑料、木材层积塑料、塑化碎料板)等几大类［1］。无损检测与传统的测量方式相比，最大特点是不破坏材料的原有特性，而且能在短时间内获得期望的结果。各种无损检测方法的基本原理几乎涉及到现代物理学的各个分支，其测量结果必须与一定数量的破坏检测结果相比较，才能建立可靠的基础并得到合理的评价。目前应用到木材性质检测的无损检测技术已达几十种，利用这些方法可以测定木质材料的密度、含水率、力学性能和内部缺陷，以及古建筑木构件的检测和评估、古树名木的健康状况评价等领域［2］。对木质材料力学性能的检测主要是为了其应用价值的确定和质量分等，木质材料的力学性能包括弹性模量、静曲强度

4、和内结合强度等。其中弹性模量是代表其力学性能总体情况的有效指标，也是木质材料一种最重要、最具特征的力学性质，是实现木质材料无损检测的重要参数及强度在线实时自动分级的基本依据。与木质材料内部缺陷、密度和含水率等无损检测相比，对其力学性能的无损检测处于相对初级阶段，具有较大的挑战性。1木质材料力学性能无损检测方法(1)振动法。对木材试件施力使其产生振动，通过传感器测得试件的自由振动频率和自由振动的减幅程度及试件质量，根据木材试件的振动特性与弹性模量之间的相关关系，得出试样的弹性模量。(2)声波法。声波法可分为声发射技术(AE)和超声波技术(AU)［3］。声发射

5、法是利用木质材料受外力或内力作用产生变形或断裂时，会以弹性波形式释放出应变能的原理，测定木质材料发射的声波，并依据声波的波形来确定材料内部的裂纹、缺陷、结构变化、破坏先兆等内部动态信息或其物理力学性能。超声波法是在被测试件厚度与波长相比可以忽略的情况下，沿长度方向向被测物某一端面输入一个超声波，在另一端检测记录传经被测物的超声波波形。由于超声波在物质中传播时会发生衰减现象，其纵波波速c与介质密度ρ、超声弹性模量E的关系为E=ρc2，在测出超声波速度后，计算出木材的弹性模量。根据弹性模量与力学性质的正相关性，可以估算出被测木材的机械强度。(3)机械应力法。机

6、械应力检测法的基本原理有两类，一类是施加恒定力于被测试材，测定相应的变形;另一类是施加恒定变形于被测试材，测定相应的载荷，然后计算出被测试材的弹性模量和抗弯强度。测试结果与实验室静态测试值相比，其偏差在±2%～±5%以内［2］。(4)冲击应力波法。应力波检测法为接触类检测，利用撞击在木材或木质构件内部产生的机械波传播，根据木质构件的弹性模量E与应力波速度v和木质材料密度D之间存在关系E=v2D/g，其中g为重力加速度。通过测量应力波传播速度就可确定木质材料的弹性模量，并对静曲强度及内结合强度进行有效的预测。(5)FFT分析检测。FFT是快速傅立叶变换(Fa

7、stFourierTransform)的缩写，它是一种利用子计算机技术对信号频谱进行快速分析的方法。其基本原理是通过敲击试样使其产生挠曲振动，并瞬间拾取音响来检测振动，利用FFT进行瞬间频谱分析求出各次共振频率，应用Timoshenko理论根据测得的共振频率及试样的密度和外形尺寸，由计算机计算出被测试样的抗弯弹性模量E和剪切弹性模量G［4］。(6)射线法。以射线透射木质材料，用射线接收传感器直接测量窄小范围内透射试样前后射线强度的变化，射线衰减率的一般表达式为:I=Ioe－μh，式中:Io为入射前强度，I为入射后强度，h为木材试件厚度，μ为衰减系数。根据射

8、线衰减率以及试样的平均吸收系数推算出木质材料的密度，根据密度与木质