應(yīng)力波法評(píng)價(jià)樟子松結(jié)構(gòu)指接規(guī)格材的抗彎性能

1、應(yīng)力波法評(píng)價(jià)樟子松結(jié)構(gòu)指接規(guī)格材的抗 彎性能作者：趙秀，孟祥鵬，關(guān)帥等來源：林業(yè)科技2015年第6期趙秀孟祥鵬關(guān)帥黃在華(黑龍江省木材科學(xué)研究所國家林業(yè)局制材研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150081)摘要：采用應(yīng)力波無損檢測方法，測試樟子松結(jié)構(gòu)用指接規(guī)格材的動(dòng)態(tài)彈性模量，研究樟 子松結(jié)構(gòu)指接規(guī)格材動(dòng)態(tài)彈性模量與靜態(tài)彈性模量、抗彎強(qiáng)度之間的相互關(guān)系。研究結(jié)果表明， 動(dòng)態(tài)彈性模量與靜態(tài)彈性模量和抗彎強(qiáng)度之間存在顯著的線性關(guān)系。分析了平壓法和側(cè)壓法2 種測試方法對(duì)測得的靜態(tài)彈性模量和抗彎強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明，2種測試方法對(duì)測得的彈性 模量和抗彎強(qiáng)度無顯著影響。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)用指接規(guī)格材；應(yīng)力波；動(dòng)態(tài)彈性模量

2、；靜態(tài)彈性模量；抗彎強(qiáng)度中圖分類號(hào)：S 781.69文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1材料及方法1.1試驗(yàn)材料樟子松(Larix gmelini )，采自黑龍江省大興安嶺漠河林業(yè)局，制成規(guī)格為38 mmX89 mmX2 100 mm的結(jié)構(gòu)用指接規(guī)格材，共計(jì)86根。1.2測試方法試驗(yàn)采用匈牙利Fakaopp設(shè)備測試結(jié)構(gòu)用指接規(guī)格材動(dòng)態(tài)彈性模量(MOE)。計(jì)算公式MOE=pXv2 (1)式中P密度，kg/m3；v應(yīng)力波傳播速度，m/s。將2個(gè)傳感器探針以45。角沿縱向分別釘入規(guī)格材兩端，用專用錘敲擊傳感器。每個(gè)試件 重復(fù)測量3次，取平均值即為應(yīng)力波在該試件內(nèi)的傳播時(shí)間。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T2228-2013輕型木結(jié)

3、構(gòu)-結(jié)構(gòu)用指接規(guī)格材中測試方法測試試件的靜 態(tài)彈性模量和抗彎強(qiáng)度，采用三分點(diǎn)加壓方式，跨高比為18：1，加載速度15 mm/min的試驗(yàn) 參數(shù)；并分別采用平壓和側(cè)壓兩種方式進(jìn)行測量，平壓法測試高度為板材厚度，側(cè)壓法測試高 度為板材寬度。2結(jié)果與分析2.1抗彎測試2種方法對(duì)抗彎性能評(píng)價(jià)的影響采用平壓和側(cè)壓2種方式，測量樟子松結(jié)構(gòu)用指接規(guī)格材靜態(tài)彈性模量和抗彎強(qiáng)度，分析 2種測試方法測得的數(shù)據(jù)之間是否存在差異，評(píng)價(jià)2種測試方法對(duì)樟子松結(jié)構(gòu)用指接規(guī)格材抗 彎性能的影響。圖1顯示，2種測試方法測得的動(dòng)態(tài)彈性模量與抗彎強(qiáng)度的累計(jì)分布很接近。為進(jìn)一步分 析2種測試方法對(duì)測得的抗彎性能的影響，采用K-S檢驗(yàn)

4、來分析2組數(shù)據(jù)是否具有相同的連續(xù) 分布，檢驗(yàn)結(jié)果見表1。表1中參數(shù)：H=0，則不能拒絕原假設(shè)，H=1則可以拒絕原假設(shè)；P為 原假設(shè)成立的概率；K為測試統(tǒng)計(jì)量的值。隧H K摘鼓0Q皿表1中H均為0，表明平壓法和測壓法測得的樟子松指接規(guī)格材的彈性模量和抗彎強(qiáng)度數(shù) 據(jù)屬于相同的連續(xù)分布，也就是2種測試法對(duì)測得的彈性模量和抗彎強(qiáng)度均無影響（圖1）。參.的 D.7 -O-.S 口刊- a.Q aj?a.-i， o:ht 叫布耳 SS=CTm 1.戶卜_0沾伸0|若* 巳 p .j MOR *：樸！ 9卜伽2.2樟子松指接規(guī)格材抗彎性能的概率密度分布建立準(zhǔn)確的抗彎性能分布函數(shù)，可以為強(qiáng)度性質(zhì)間關(guān)系、強(qiáng)度的

5、尺寸效應(yīng)、可靠性等研究 奠定基礎(chǔ)。試驗(yàn)測得的樟子松指接規(guī)格材的動(dòng)態(tài)彈性模量（Ed）、靜態(tài)彈性模量（Ej）及抗彎 強(qiáng)度（MOR）的統(tǒng)計(jì)描述見表2。結(jié)果表明，試驗(yàn)測得的動(dòng)態(tài)彈性模量高于靜態(tài)彈性模量。莉刪艇帆I(xiàn)Wi嗷的HiiimcF麻 m IM iffi通常認(rèn)為，彈性模量符合正態(tài)分布。動(dòng)態(tài)彈性模量及靜態(tài)彈性模量的參數(shù)估計(jì)（表3）及 動(dòng)態(tài)彈性模量、靜態(tài)彈性模量的直方圖和正態(tài)分布曲線（圖2）表明，樟子松指接規(guī)格材抗彎 強(qiáng)度的數(shù)據(jù)分布直方圖呈偏態(tài)分布，因此選擇正態(tài)分布、對(duì)數(shù)分布及威布爾分布與其擬合，分 布函數(shù)的參數(shù)估計(jì)結(jié)果見表3,并采用K-S檢驗(yàn)對(duì)比3種分布與樟子松指接規(guī)格材抗彎強(qiáng)度數(shù) 據(jù)的擬合優(yōu)度，結(jié)果

6、見表4。13蜘酬糊秋邪俸赫 TOC o 1-5 h z 1D0FQ崎照tWKmcmwa.mi 廁m表4中，H=0則不能拒絕原假設(shè)，H=1則可以拒絕原假設(shè)；P為原假設(shè)成立的概率；K為測 試統(tǒng)計(jì)量的值；CV為是否接受原假設(shè)的臨界值。結(jié)果表明，指接規(guī)格材抗彎強(qiáng)度的數(shù)據(jù)符合3 種分布類型，但由P值得出，與對(duì)數(shù)分布擬合最好。2.3Ed與Ej及MOR的相關(guān)性采用一元線性回歸數(shù)學(xué)模型對(duì)樟子松指接規(guī)格材的Ed與Ej進(jìn)行回歸分析（如圖3），兩 者之間存在顯著的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.75。1400013C0012000 itooo畚 100009000aooo70009 10 11 12 13 14 15 1

7、6x朝MFS圖3玲與0之間的線性關(guān)系采用一元線性回歸數(shù)學(xué)模型對(duì)樟子松指接規(guī)格材的動(dòng)態(tài)彈性模量與抗彎強(qiáng)度進(jìn)行回歸分析 （如圖4），結(jié)果表明，兩者之間存在顯著的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)可達(dá)到0.43。泌11.-$=一圖4巳七M(jìn)OR之間的線性關(guān)桌3結(jié)論3.1根據(jù)以上對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)果表明：應(yīng)力波無損檢測法測得的Ed值比機(jī)械應(yīng)力法 測得的Ej值略高。其原因是材料的力學(xué)性能與應(yīng)變率有關(guān)。在不同的應(yīng)變率條件下，材料的力 學(xué)性能往往是不同的，通常表現(xiàn)為：隨著應(yīng)變率的提高，材料的屈服極限提高、強(qiáng)度極限提高、 延伸率降低，屈服滯后和斷裂滯后現(xiàn)象變得明顯起來3 。一般常規(guī)靜態(tài)試驗(yàn)的應(yīng)變率為10- 510-1/ s，

8、應(yīng)力波傳播沖擊試驗(yàn)的應(yīng)變率為102104/ s : 2 。3.2抗彎測試的平壓法和側(cè)壓法對(duì)測得的彈性模量和抗彎強(qiáng)度無顯著影響；應(yīng)力波無損檢 測法測定的彈性模量與國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的破壞性試驗(yàn)測定的彈性模量之間存在著很顯著的線性關(guān) 系。應(yīng)力波無損檢測法測得的樟子松指接規(guī)格材動(dòng)態(tài)彈性模量數(shù)據(jù)具有較高的精確度與重復(fù)精 度。參考文獻(xiàn)1Matthew V, Terry S.The effect of species, adhesive type, and cure temperature on the strength and durability of a structural fingerjointJ.Forest Prod J, 2001, 54（3）:66-75.2 王志同，曹志強(qiáng)，袁衛(wèi)國.用應(yīng)力波非破損檢測技術(shù)檢測中密度纖維板彈性模量的研究 （續(xù)）J.木材工業(yè)，1995，9（6）： 21-25.3高珊，王立海，