含缺陷胶合板振动特性的有限元仿真.pdf

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1、算材加工机械2013年第4期含缺陷胶合板振动特性的有限元仿真郭继龙，南生春，杨全’(1．国家林业局北京林业机械研究所，北京100029；2．林业新技术研究所，北京100091)摘要：利用有限元软件模拟研究了胶合缺陷对胶合板振动特性的影响。结果表明，胶合缺陷的存在会影响其固有频率和振型，且影响程度与缺陷大小和位置有关，因此可利用振动特性测试实现对胶合板所含缺陷的大小和位置的预测。关键词：胶合板；缺陷；有限元仿真；固有频率和振型中图分类号：TS653．3TS391．9文献标识码：A文章编号：1001．036X(2013)04—0037—04FiniteElementsimulationof

2、vibrationcharacteristicsofplywoodwithdefectsGUOJi。long，NANSheng—chun，2．YANGQuan—wen，2(1．BeijingForestryMachineryResearchInstituteoftheStateForestryAdministration，Beijing100013，China；2．ForestryNewTechnologyResearchInstitute，Beijing100091，China)Abstract：FiniteElementsoftwareisusedtoinvestigatethei

3、nfluenceofthebondingdefectsonthevibrationcharacteristicofplywood．Itisfoundthattheexistenceofbondingdefectswouldaffectthemodalfrequencyandmodalshapeoftheplywood，whichdependedontheirsizesandlocations．Therefore，thesizesandlocationsofdefectsinplywoodmaybepredictedbyvibrationtesting．Keywords：plywood；

4、defets；FEMsimulation；modelfrequencyandshape有限元方法是一种数值计算方法n]，近几十年来已时的频率。经成为了解决各类工程实际问题的有效手段，上世纪本文利用有限元建立含胶合缺陷的胶合板模型，通九十年代有限元法开始被引入到木质材料的性能计算过计算对比板材的固有频率与模态振型，分析缺陷尺寸研究领域。国外学者最先主要将有限元法应用于家具结和位置对胶合板动态特性的影响规律，为木质材料无损构分析中I⋯，国内学者则利用其进行木材的热量变化、检测中利用模态特性测试判断缺陷大小和位置提供了干燥过程、力学性能、连接固定等方面的分析研究。参考依据。近些年随着无损检测

5、技术的迅速发展，国内外学者开1胶合板有限元计算模型的构建与验证始用有限元方法对木质材料的动态特性进行仿真。利用有限元软件ANSYS建立尺寸为0．9mX0．62008年，杨亮庆等建立了松木和云杉的悬臂梁有限元m×0．012m的实体矩形薄板模型，网格单元类型采用物理模型，并通过与振动法检测结果对比进行了分析，SOLID45，为便于与理论公式比较，材料特性设为线弹确定了有限元法在木质材料振动检测中的可行性。2011性各向同性。材料的弹性模量、泊松比和密度分别设为年，倪松远等运用有限元方法研究了木塑复合板的孔15GPa，0．4，1000kg／m。采用映射网格划分，网格设置洞缺陷，结果表明，含缺

6、陷复合板的固有频率低于完好为边长0．01In的正方体；采用四边简支约束，所见胶合收稿日期：2013—06—08板模型固有频率求解结果如表1所示。按照薄板振动理通煮讯孽作者：垄，鲁，塑客生。论，四边简支矩形薄板的各阶固有频率理论计算公式]：杨全文，男，副研究员。⋯一⋯。～⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～一37-2013年第4期味材加工机械为：2．1胶合缺陷面积对固有频率的影响为了方便计算，建立模型时将胶合板简单表征w／D．一2；r2；ra、『oh为两块单板互相垂直胶合而成，两单板的尺寸为0．9其中刚度D为：m×0．6mx0．006m，模型单元类型采用SOLID45，材料为线弹性正交各向异性，约束设置

7、采用对其中一块单板施加四边简支约束，其他参数设置如表2。其中E为弹性模量，PRXY，PRXY，PRXZ为主泊上两式中E为弹性模量，a为板材的长度，p为材料松比，GXY，GYZ，GXZ为剪切弹性模量，DENS为材的密度，为厚度，vN泊松比，为频率系数。料密度，单位是kg／m。上述薄板模型的各阶频率理论计算结果列入表1所为方便表述，以胶合板几何中心为原点，长度方向示与有限元计算结果作对比。为x轴，宽度方向为y轴，建立直角坐标系。由表1可知，两种方法