[发明专利]一种含水率可控木材微力学测量装置及其测量方法

说明书

本发明涉及一种含水率可控木材微力学测量装置，包括升降装置；连接装置，用于连接升降装置和待测木纤维的第一端部，升降装置通过连接装置提拉待测木纤维；称重装置，在称重装置上设置有第一底座，第一底座固定连接待测木纤维的第二端部，第一底座置于称重装置的称重盘上；可调温湿度容器，容器内设置有加热片和加湿器，称重装置和待测木纤维置于可调温湿度容器内，在容器内还设置有用于检测待测木纤维周侧环境温湿度的温湿度探针；待测木纤维竖直设置。该装置可检测不同含水率下木纤维的弹性模量和拉伸长度；解决了木材领域的测量难题且设备简单，成本低廉，测量精度高。

技术领域

本发明涉及一种测量装置，尤其涉及一种含水率可控木材微力学测量装置及其测量方法。

背景技术

木材的单根纤维是木材主要的承载单元，纤维细胞壁的力学性能对整个木材有着至关重要的影响，不同含水率下的待测木纤维所呈现的弹性模量和拉伸强度会有较大的差异，在木材加工、制浆造纸、中密度纤维板等实际应用中都需要考虑弹性模量和拉伸强度的问题以确保充分发挥其作用的目的。

弹性模量是材料重要的性能参数，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，是衡量木材刚度特性的一个重要指标。目前公认的测量技术为静态弯曲法，但该方法测量过程过于繁琐，测试时间较长，并且具有破坏性，已经不能满足现代连续化生产的要求。近几十年来，弹性模量测量的技术在不断的更新升级，现应用较为广泛的测量技术有应力波法、振动检测法，应力波速度检测仪的测试原理:木材的一端受到冲击波的作用,应力波在木材中来回传播,通过测定木材中的应力波传播速度,确定木材的弹性模量值,最终估算出木材的力学强度；振动检测法是基于木材共振频率与弹性模量具有数学关系的原理，利用振动测量得到木材的共振频率进而得到木材的动弹性模量。

拉伸强度是指试样在拉伸过程中，材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力，除以试样原横截面积所得的应力，称为抗拉强度或者强度极限，它表示材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。常用的方法是使用拉伸试验机对材料进行拉伸强度测试。

虽然对木材等固体材料的力学性能的测试有很多的研究，也总结出了很多的成果，但是对于木材单根纤维不同含水率下的微力学测量的方法相对较少，常规的待测木纤维的测试方法大多数都因为测试纤维非常细小且承受载荷较小易变形而造成测试的困难。由于单根纤维是木材的主要承载结构单元，纤维细胞壁的力学性能的好坏对木材的宏观的力学性能有着至关重要的影响，对木材单根纤维的力学性能的研究其实就是把木材力学研究从宏观研究向微观的研究的过渡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可控制木纤维含水率且可测量该含水率下木纤维的微力学性能的装置，该装置可检测木纤维的弹性模量和拉伸长度；解决了木材领域的测量难题且设备简单，成本低廉，测量精度高。

本发明所采取的技术方案为：一种含水率可控木材微力学测量装置，包括升降装置；

连接装置，用于连接所述升降装置和待测木纤维的第一端部，所述升降装置通过所述连接装置提拉所述待测木纤维；

称重装置，在所述称重装置上设置有第一底座，所述第一底座固定连接所述待测木纤维的第二端部，所述第一底座置于所述称重装置的称重盘上；

可调温湿度容器，所述容器内设置有加热片和加湿器，所述称重装置和所述待测木纤维置于所述可调温湿度容器内，在所述容器内还设置有用于检测所述待测木纤维周侧环境温湿度的温湿度探针；

所述待测木纤维竖直设置。

进一步的，所述升降装置为滑走式切片机，所述连接装置通过标本固定器固定连接所述滑走式切片机，所述滑走式切片机的步进为微米级。