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【目的】基于试验探究Timoshenko自由梁迭代法计算木材弹性模量和剪切模量的适用性,重点考虑木材弹性模量和剪切模量的测试精度,寻求梁试件合适的长厚比。【方法】通过山毛榉、云杉-松-冷杉(SPF)和单板层积材(LVL)试件截短试验,动态测试不同长厚比试件的频谱,从频谱图上读出自由梁的第一阶和第二阶弯曲频率;应用迭代程序计算木材和木质复合材料的弹性模量和剪切模量;采用自由杆件扭转振动法和自由板扭转振型法验证自由梁迭代法计算剪切模量的有效性。【结果】存在一个与树种有关的试件长厚比下限值,当试件长厚比小于该下限值时,自由梁迭代法不能计算出正常的弹性模量和剪切模量或根本计算不出弹性模型和剪切模量;自由梁迭代法计算出的弹性模量高于Euler自由梁法计算出的弹性模量,其程度与试件长厚比有关,仅当试件长厚比大于24时其偏高值才在4%以内;自由梁迭代法计算出的剪切模量与矩形截面因子k取值有关,当k取0.833和0.913时,分别高于自由杆件扭转振动法(自由板扭转振型法)剪切模量测试值12.2%和2.3%(19.9%和9.3%)。【结论】为保证自由梁迭代法测试精度,推荐采用长厚比20～24的梁试件动态... 相似文献
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《林产工业》2017,(7)
为了对正交胶合木(CLT)的弯曲性能开展有效预测与评估,验证CLT板件弯曲性能预测值的可靠性,采用自由梁横向振动法,对加拿大铁杉锯材顺纹弹性模量进行动态测试与质量分等;采用悬臂板横向振动法动态测试铁杉锯材的横纹剪切模量和弹性模量;将分等后的铁杉锯材制成足尺CLT楼板、墙板用板材,并采用四点弯曲法静态测试CLT板材的弹性模量值;然后将锯材顺纹弹性模量、横纹剪切模量和弹性模量实测值代入模型公式进行CLT板弯曲性能预测,并与CLT板材静态弹性模量实测值作比较分析。结果表明:CLT主强度方向弹性模量预测值为11 222 MPa,实测值为11 312 MPa,CLT板材的弯曲弹性模量的预测值与其实测值决定系数为0.887,具有较强的相关性;用CLT板材的预测值模型公式评估其弯曲性能指标,具有应用上的可行性和可靠性;铁杉制成的CLT板材弯曲性能达到CLT楼板、墙板等工程用的等级要求。 相似文献
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为考察加速计质量和安装位置对木材测试频率的影响,设计了用自由梁和悬臂梁测试一阶弯曲频率以及用自由板测试一阶扭转频率的试验方案。根据能量法和振型推导出适用于计入加速计质量和安装位置影响的弹性模量和自由梁、悬臂梁的一阶弯曲频率的修正关系式以及剪切模量和自由板一阶扭转频率的修正关系式。应用加速度计为传感器实测了西加云杉梁、板和定向刨花板(OSB)沿其长度方向的一阶弯曲频率和一阶扭转频率,验证了导出的修正关系式应用于测试材料弹性模量和剪切模量的有效性,并以加速度计质量m和试件质量M之比m/M为参数,探讨了上述导出的修正关系式的适用范围。 相似文献
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自由板扭转振形法测定木材剪切模量 总被引：1，自引：0，他引：1
在木材加工行业中,锯材是木结构建筑、家具、木地板等产品的主材,研究其刚度力学性能十分重要。为探讨与完善自由板扭转振形法动态测定木材3个剪切模量的原理和方法,应用自由板一阶扭转振形和能量法,导出了木材剪切模量与自由板一阶扭转频率的关系式,并给出木材弦切面、径切面和横切面振形系数依赖于自由板宽长比和厚宽比的公式。木材的弦切面、径切面和横切面振形系数可以通过公式计算,也可以通过查表获得。通过多树种的仿真计算和动静态试验验证了自由板扭转振形法测定木材弦切面、径切面和横切面剪切模量的正确性。结果表明:自由板扭转振形法适用于测定木材3个剪切模量GLT、GLR和GRT,其测定方法具有简单、快速、重复性好和精度高等优点;实施自由板扭转振形法测定木材剪切模量的关键是测试自由板频谱,并从频谱图上正确识别出一阶扭转频率,推荐用互功率谱概念识别频谱图上的一阶扭转频率。 相似文献
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电声乐器中木材声学振动性能对音响特性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
电声乐器是现代科学技术的产物,在现代音乐中占有很重要的地位。电声弦乐器与传统弦乐器相比少了共鸣板(共鸣箱),而琴体部分多由实木构成。因这类乐器的发声原理特异而导致对使用的材料以及结构上的要求也有所变化。以电吉他为研究对象,通过对木材的振动声学性质以及电磁拾音器输出信号的音响特性进行研究,初步分析了在打击音法和拾音器集音的2种方式下对数衰减率和比动弹性模量之间的关系。结果表明,赤桦木最适合做为琴体材料;琴体在横向振动方式下的比动弹性模量约为纵向振动方式的24倍;拾音器所输出的泛音成分在3和5倍区域趋于集中。此外,进一步评价了琴体木材和琴弦振动对拾音器的影响,为继续深入探讨木材在电声乐器中的应用提供参考。 相似文献
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《林业科学》2017,(8)
【目的】探讨基于悬臂板扭转模态测试正交各向异性材料(木材)和各向同性材料剪切模量的原理和方法。【方法】首先根据ANSYS计算的悬臂板一阶扭转振形,应用优化原理分别得到垂直和平行于板中面位移w和u的一阶扭转振形函数,然后借助能量法导出悬臂板一阶扭转频率与板材弹性模量和剪切模量的关系式,该式中的2个振形系数通过与动能、扭转应变能和拉压应变能相关积分计算,从振形系数计算值的二元线性回归得到振形系数依赖于悬臂板宽长比和厚宽比的相关式。【结果】导出的悬臂板一阶扭转频率与板材弹性模量和剪切模量的关系式,只有在测出悬臂板一阶弯曲频率得到弹性模量后,才能应用这个关系式由悬臂板一阶扭转频率推算出剪切模量。【结论】导出了悬臂板一阶扭转频率与弹性模量和剪切模量之间的关系式,其中振形系数依赖于悬臂板宽长比和厚宽比。该关系式动态测试剪切模量的正确性不仅得到低碳钢、轧制铝、桃花心木、白蜡木和轻木剪切模量仿真计算的验证,还得到低碳钢、西加云杉(径切面和横切面)、蒙古栎(顺纹)和油松(弦切面和径切面)等材料剪切模量的动态和静态试验的验证,且基于悬臂板一阶扭转模态与自由板扭转振形法测试木材或各向同性材料的剪切模量相当吻合。基于悬臂板一阶扭转模态提供了一个应用悬臂板频谱动态测试剪切模量的简便和快速的方法,该方法不仅适用于测试木材的3个主向剪切模量GLT、GLR和GRT,还适用于测试各向同性材料的剪切模量。 相似文献
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简单介绍我国民族乐器的主要研究方向,重点对民族乐器共鸣用材的振动性能、选材与加工2个方面的研究进展进行总结与分析,同时也简要介绍以钢琴为代表的西洋乐器用材声学性能的研究内容与评价方法.通过分析我国民族乐器用木材声学品质研究中存在的不足及实际生产中存在的问题,探讨未来的发展趋势,即今后应着重开展以下几个方面的研究:研究民族乐器共鸣构件用木材的声振动性能与乐器音色、品质的内在联系,建立选材的客观评价方法;开展乐器共鸣构件用木材的选材-共鸣用木质构件-乐器成品中的共鸣用木质构件-乐器声学品质的系统化研究,构建共鸣木质构件的声学振动模型;探索民族乐器共鸣用木材的声学性能改良方法,以改善木材的振动性能. 相似文献
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《中南林业科技大学学报(自然科学版)》2016,(1)
木质穿孔板具备良好的吸声特性,可用于控制噪声和优化室内声环境,且具有一定的强度和尺寸稳定性,已被广泛用做装饰材料。以中密度纤维板(MDF)为基材,利用阻抗管传递函数法测试穿孔率分别为0、3.14%、4.91%和7.07%的木质穿孔板吸声性能,测试时板后空腔为50 mm,分析穿孔率变化对木质穿孔板吸声特性各指标的影响规律,结果表明:随着穿孔率的增加,木质穿孔板的吸声系数峰值有所下降,吸声频带增宽,共振频率往高频方向移动。试验研究得出木质穿孔板的吸声规律与穿孔率的关系,为穿孔板的加工、应用及今后的进一步研究提供了一定的理论支撑。 相似文献
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【目的】研究定向刨花板(OSB)的各向异性,探讨OSB面内剪切模量动态和静态测试方法,以提供一种快速、简便、重复性好、精度高的动态测试方法测量和分析OSB弹性常数。【方法】应用ANSYS程序计算OSB自由板和悬臂板试件的振形系数,给出振形系数依赖于板长宽比和宽厚比的关系式,通过仿真计算、动态试验和方板静态扭转试验验证其正确性。动态试验测试OSB剪切模量试件从一块整张OSB上下料制作,分为3个方向,即沿整板纵向下料制作的试件(0°或x向)、横向方向下料制作的试件(90°或y向)和沿与纵向呈45°方向下料制作的试件;方板扭转试验测试OSB剪切模量试件沿整板纵向或横向下料制作;动态测试OSB纵向、横向和45°方向弹性模量以及面内剪切模量和45°方向剪切模量。【结果】OSB实测纵向弹性模量是横向弹性模量的2.89倍,45°方向剪切模量小于面内剪切模量。正交各向异性材料方板扭转试验测试剪切模量推算公式需用±45°方向应变测量值的差值进行推算,将其用于OSB,测得的静态剪切模量与动态测试的剪切模量相当吻合。【结论】OSB弹性模量具有方向性,纵向最大,横向最小,45°方向介于二者之间;自由板扭转振形法和悬臂板扭转模态法适用于动态测试OSB面内剪切模量,其正确性得到方板扭转试验验证;0°和90°OSB动态测得的剪切模量几乎相等,可作为OSB面内剪切模量Gxy的估计值;OSB不宜按单向复合材料处理,在理论分析时宜按正交各向异性处理,OSB45°方向的剪切模量G45°相似文献
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基于静态弯曲性能的木质工字梁设计计算方法探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
参照钢质工字梁静态弯曲理论,对木质工字梁（IJ）的“荷载一位移”曲线、IJ正应力理论计算值与实测值、IJ整梁挠度理论计算值与实测值的对比分析,结果认定：1）钢质工字粱的静态弯曲理论计算公式,可用于IJ弹性段应力和挠度的分析计算;2）IJ整梁静态弯曲性能的分析计算时,应注意IJ上翼缘压缩特性和下翼缘拉伸特性的差异。 相似文献
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依据家具结构中人造板常见应用形式,通过设计平面弯曲、侧向弯曲、板间剪切、平面剪切和集中载荷应力等5种应力模式实验,分析了胶合板、刨花板、中密度纤维板和定向刨花板等不同板材所产生的应力应变差别。结果表明,受力方式对这几种人造板的力学性能都有显著影响和差异,人造板侧面方向具有比平面方向更高的承受压力的能力,胶合板具有较高的承受侧向弯曲载荷和集中载荷的能力,中密度纤维板具有较高的承受平面弯曲载荷、板间剪切载荷和平面剪切载荷的能力,受力方式对几种板材蠕变特性的影响较大且差异较为显著。相关分析结果可供家具设计特征值参考。 相似文献
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【目的】根据悬臂板一阶弯曲振形给出动态测试木材泊松比的方法,测试西加云杉木材试件径切板顺纹、横纹的泊松比和横切面横纹试件的泊松比;对西加云杉木材试件的测试结果,分析用悬臂板试件测量一阶弯曲频率,代入到悬臂梁的公式推算出弹性模量的精度;同时用低碳钢板的动态测试试验来验证动态测试木材泊松比方法的正确性,为在木建筑、家具、木材加工等行业中对木材力学性能测定研究工作提供借鉴。【方法】根据动力学原理,利用 YD-28A 型四通道动态电阻应变计和 CRAS 振动及动态信号采集分析系统等测试仪器,以敲击方式激励悬臂西加云杉木材、低碳钢试件的自由振动,通过滤波处理保留其基频振动,记录并显示基频振动的横向应变和纵向应变的衰减振波曲线,并从同一时刻的横向应变峰值与纵向应变峰值比值得泊松比。【结果】横向应变振波曲线的正(负)峰值对应于纵向应变振波曲线的负(正)峰值,说明横向应变振波曲线与纵向应变振波曲线的相位差为180°或横向应变与纵向应变是反向的;通过低碳钢板验证试验,从其振波曲线第一通道和第二通道读出峰峰值,计算它们的比值后取平均值,得低碳钢泊松比的测量值μ=0.28,符合其规范值为0.25～0.28的要求;西加云杉木材的径切面顺纹泊松比μLR与径切面横纹泊松比μRL测量值之比为10.6,即径切面顺纹泊松比比径切面横纹泊松比大一个数量级;用悬臂梁公式推算的弹性模量值比实际弹性模量值偏小0.7%。【结论】根据悬臂板的一阶弯曲振形测试泊松比的动态方法是行之有效的,具有快速、简便、精度高的优点;西加云杉试件的径切面顺纹泊松比比径切面横纹泊松比大一个数量级,体现了木材的各向异性;用悬臂板云杉试件测得的一阶固有频率,代入到悬臂梁理论公式推算的弹性模量值具有足够精度。 相似文献
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开展悬臂横向自由振动法测试以竹片为基本单元的竹集成材弹性模量试验研究,结果发现:长厚比对振动法测试竹材弹性模量影响显著,长厚比大于30时,剪切力和转动对振动的影响可以忽略,而长厚比小于15时,动弹性模量明显小于静弹性模量;竹集成材密度跟动弹性模量呈正比关系;竹集成材动弹性模量与静弹性模量有显著的线性相关性,其相关系数为0.910。研究表明:悬臂横向自由振动法能实现对竹集成板材弹性模量的检测,且具有较高的准确性。 相似文献
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稻秸秆板是一种新型绿色家具板材,同圆榫的接合参数与中密度纤维板和刨花板存在较大的差异。从板材的结构、密度、内结合强度及静曲强度出发,分析了刨花板与3种稻秸秆板在不同预导孔配合参数下对接合强度的影响,得出了不同板材的最佳配合参数。试验还发现,稻秸秆板密度越大对极限抗拔力越有利;在白乳胶的辅助作用下,基材颗粒的特性对极限抗拔力影响也非常明显。 相似文献
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采用模态分析技术对落叶松板材试件进行振动测试,获取了试件的频响函数,并运用单模态法对频响函数进行了参数辨识,得到了试件的前四阶固有频率和前三阶模态振型.研究表明,含有孔洞试件的固有频率与标准试件相比略低一些,但差别不大.试件在含有孔洞的节点处模态振型会发生突变,因而可运用模态分析技术判定孔洞在试件上的具体位置,对板材孔洞缺陷进行定量检测. 相似文献