[发明专利]木节影响木构件弹性模量的量化测试方法

说明书

本发明公开了木节影响木构件弹性模量的量化测试方法，包括以下测试方法，步骤一：首先将表面砂光的待测木构件长度方向的两端平行放置，放置前对待测板材进行称重，并记录重量m，步骤二：测量木构件的长度a、宽度b和厚度h，步骤三：依次标记三个木节点I1、I2、I3，其中I2为待测木构件的中心位置，步骤四，综合I1、I2、I3木节点得到的震动频率图，步骤五，计算三个弹性常数Ex、Ey、Ez，本发明基于量化测试方法，具备快速可靠和无损的特点，可用于实验室和工厂测试木构件弹性常数,用于结构设计和产品的质量控制，免去了从木构件上锯切不同方向和大小试件用于静力测试的繁杂过程，测试数据反映木构件整体性能。

技术领域

本发明涉及测试方法技术领域，尤其是木节影响木构件弹性模量的量化测试方法。

背景技术

弹性模量是衡量工程材料性能的一个重要参数。弹性模量是表征材料性质的一个物理量，仅取决于材料本身的物理性质。从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，弹性模量是原子、离子或分子之间键合强度的反映。弹性模量是选定构建材料的依据之一，是工程技术设计中常用的参数。弹性模量的测定对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义，还可用于机械零部件设计、生物力学、地质等领域。一般工程应用中把材料的弹性模量定义为常数，并且主要通过试验测得。测量杨氏模量的方法一般有拉伸法、梁弯曲法、振动法、内耗法等。

目前在较多木质建筑中，需要对木构件进行承重力进行测量，传统的测试方法不够准确，且方法较为繁琐，这些问题就需要对传统测试方法进行改进，因此，在这里我们提出木节影响木构件弹性模量的量化测试方法。

发明内容

本发明针对背景技术中的不足，提供了木节影响木构件弹性模量的量化测试方法。

本发明为解决上述技术不足，采用改性的技术方案，木节影响木构件弹性模量的量化测试方法，包括以下测试方法，步骤一：首先将表面砂光的待测木构件长度方向的两端平行放置，放置前对待测板材进行称重，并记录重量m；

步骤二：测量木构件的长度a、宽度b和厚度h；

步骤三：依次标记三个木节点I1、I2、I3，其中I2为待测木构件的中心位置，I1相对于I2的平面直角坐标为(a/4，-b/2)，I3相对于I2的平面直角坐标为(-a/4，b/2)，在相对于I2的平面直角坐标(-a/12，-b/2)处布置震动传感器，采用力锤依次分别在I1、I2、I3位置敲击三次，采用动态信号分析仪采集板材振动信号并平均处理，得到震动频率图；

步骤四，综合I1、I2、I3木节点得到的震动频率图，利用震动频率图识别出I1的自然频率f20、I2的自然频率f21和I3的自然频率f22，然后进行计算出弹性模量E；

步骤五，输入长度a、宽度b、厚度h、质量m和自然频率f20、f21、f22的弹性模量至计算机，通过迭代运算，即可同步输出所述构件的三个弹性常数Ex、Ey、Ez。

作为本发明的进一步优选方式，所述木构件的长度、宽度至少精确到1mm，厚度至少精确到0.1mm，质量至少精确到1g。

作为本发明的进一步优选方式，步骤一中，在对木构件进行砂光前，需要对木构件进行清洗，将木构件的外部进行充分的清洗，清洗的溶液可以选择浓度在35%的冰醋酸，清洗过后，可以再用清水进行冲洗，保证木构件的干净。

作为本发明的进一步优选方式，步骤三中，将待测的木构件存放于真空的密封三维空间中，并且通过配合计算机实现三维立体化，利用计算机配合构件三维立体坐标，并将力锤敲动过后的震动频率图进行存储记录。

作为本发明的进一步优选方式，步骤四中，弹性模量测算公式选择杨氏模量E=(F/S)/(dL/L)，其中F设为重锤施加力度，S设为木构件的横向面积，d设为木构件的宽度，L设为木构件的长度。