第三章3木材的無損檢測

第三章

結構用木質材料性能的無損檢測

本章概括性介紹結構用木質材料的無損檢測與評價原理、技術及設備。主要介紹幾種常見的無損檢測與評價方法，包括橫向振動法、應力波法、聲發(fā)射法、射線法。表3-1木質材料力學性能無損檢測技術

主要方法檢測原理機械應力檢測采用機械方法施加恒定變形(或載荷)于被測試樣上，測得相應的載荷(或變形)，由計算機系統(tǒng)算出試樣的彈性模量，并推測靜曲強度。振動檢測通過施加外力使試樣產生橫向振動之后，通過傳感器測取試樣的自由振動頻率，計算出試樣的彈性模量。沖擊應力波檢測檢測通過試樣的縱向應力波的速度，結合試樣的密度，確定出試樣的彈性模量，對靜曲強度及內結合強度等也可進行有效的預測。射線檢測以射線透射木質材料，用射線接收傳感器直接測量窄小范圍內透過試樣前后射線強度的變化，根據射線衰減率以及試樣的平均吸收系數(shù)推算出木材的密度。進而推測力學性能。超聲波檢測通過測定超聲波經過試樣預定距離的傳播時間計算平均波速，然后可利用波速和密度計算試樣的彈性模量。表3-2規(guī)格材應力分等方法主要方法分等原理目測分等主要根據木材表面的節(jié)子、紋理、開裂、和腐朽等木材缺陷，在目測觀察的基礎上預測木材等級的方法。機械分等根據木材變形由機械連續(xù)測量木材的變形，計算木材的靜彈性模量，并從彈性模量和強度的關系，推測木材的強度值。根據振動特性由木材的振動特性得出固有頻率，計算木材的動彈性模量，并根據與強度的關系，推測木材的強度值。3.1力學性能測試原始方法

3.1.1中心點單載荷彎曲測定法圖1為中心點單載荷彎曲測定法（亦稱：三點彎曲測試法）的示意圖。木質材料試件被簡支在兩端，一個載荷施加在試件中間點并垂直于試件。測定載荷大小和試件中間點的變形量。試件彎曲彈性模量(MOE)可以通過下面方程式計算得到。式中：P――載荷（N）,L――兩支承間距（m），I――試件慣性距（m4），δ――試件中間點變形（m）。圖1中心點單載荷彎曲測定法示意圖3.1.2橫向振動無損檢測技術橫向振動可以用來進行木質材料的無損檢測。為說明這種方法的基本原理，可以將橫向振動簡化為一個懸掛在彈簧下面的重物所做的振動，如圖3所示。在圖中，重物M通過一個彈簧被懸掛在一個絕對剛性支承下面，彈簧的剛度為K，彈簧重量可以忽略。振動過程中的阻尼可以簡化為一個阻尼器D。當一個交變載荷作用在重物上，則重物M的振動可以用下面方程表示。

圖3重物彈性振動模型（左）和橫向振動梁（右）當振動梁被簡支在其兩個端點時，

有下面求解彈性模量（MOE）成立。

在上面兩個求解彈性模量（MOE）的計算式中：MOE＝動態(tài)彈性模量（Pa）fr

＝響應頻率（Hz）W

＝梁的重量（Kg）L

＝梁的長度（m）I

＝梁的慣性距（m4）g

＝重力加速度（9.8m/s2）3.1.3應力波無損檢測技術3.1.4聲發(fā)射評價3.1.5射線法3.1.6木質材料無損檢測與評價設備3.1.6.1原木檢測儀器3.1.6.2鋸材檢測設備和儀器

(1)Metriguard板材機