[发明专利]提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比精度的方法

说明书

本发明提供一种能够提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比精度的方法，该方法中，所述弯曲梁为宽b、厚h的长方体，加载跨度长l，横向应变片贴在弯曲梁的中间跨中心点位置，纵向应变片与横向应变片接触；长厚比l/h为16～20；宽厚比b/h为1～2。

技术领域

本发明涉及提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比精度的方法。

背景技术

GB/T 1936.2-2009木材抗弯弹性模量的测定方法，通过测量四点弯曲梁跨中挠度推算出木材的抗弯弹性模量。标准中给出的推算弹性模量公式是没有计入剪力对跨中挠度影响的。

由于木材的顺纹弹性模量一般要比相应的剪切模量大一个数量级,故剪力对四点弯曲木梁跨中挠度的影响是不容忽略的。

测定木材泊松比常用轴向压缩或拉伸试验,压缩试件的尺寸为20mm×20mm×30mm或30mm×30mm×60mm。轴向压缩需借助试验机加载、且加载要求对中、试件表面平整且与试验机压头接触要减小摩擦力,因此轴向压缩试验条件比较苛刻,实现困难,以致测试数据分散性偏大。

四点弯曲梁用于测试弹性模量和泊松比时，对于弯曲梁上、下表面各点虽可近似视为单向应力状态,但横向应变与纵向应变比值却随点的位置发生变化,若采用悬臂梁或四点弯曲梁作为静态测定泊松比的试件,则存在十字应变花应贴在梁表面的什么位置上,才能用测量的横向应变与纵向应变比值得到材料泊松比的问题？事实上,四点弯曲梁上、下表面除有纵向应力σ_x,还存在横向应力σ_y,只不过σ_y<<σ_x,故称为梁上、下表面处于近似地单向应力状态,这种近似性对各向同性在测试泊松比时可以忽略,但对于正交各向异性的木材,例如云杉,即使σ_y只是σ_x的6‰,由于顺纹弹性模量比横纹弹性模量要大一个数量级,故在测试泊松比时也会造成不能容忍的相对误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比精度的方法。

本发明的提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比精度的方法，所述弯曲梁为宽b、厚h的长方体，加载跨度长l，横向应变片贴在弯曲梁的中间跨中心点位置，纵向应变片与横向应变片接触；长厚比l/h为16～20；宽厚比b/h为1～2。

上述的提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比精度的方法，所述加载点位置按l/3-l/3-l/3、l/4-l/2-l/4或l/5-3l/5-l/5四点弯曲加载。

上述的提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比精度的方法，测木材弦切面、径切面泊松比时，其弯曲梁尺寸为280mm×20mm×20mm,按l/3–l/3–l/3四点弯曲加载,加载跨度l为240mm。

上述的提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比精度的方法，测木材横切面泊松比时，其弯曲梁尺寸220mm×20mm×20mm,按l/4–l/2–l/4四点弯曲加载,加载跨度l为240mm。

本发明的有益效果：申请人发现，在四点弯曲加载的纯弯曲区段上纵向应变基本上不随位置变化；但横向应变按绝对值来说是随x/l增加而增加的(x轴是以弯曲梁的一侧的支撑点为原点，沿着弯曲梁的长度方向延伸)。纵向、横向应变的这种变化特征导致:可以用纯弯曲区段上任意点的纵向应变推算E,而测量泊松比必须用中心点的-ε_y/ε_x值估计,否则会造成较大误差。根据横向应变和纵向应变在纯弯曲区段的变化规律,为保证泊松比的测试精度,应变花的横向应变片粘贴于梁上、下表面的中心点,而纵向应变片要紧靠横向应变片粘贴。另外，说明试件尺寸和四点弯曲加载点位置也是影响木材泊松比测试精度的二个重要因素，在长厚比l/h为16～20、宽厚比b/h为1～2的情形下，测试木材弹性模量和泊松比，尤其是测试泊松比更加准确。

附图说明