[发明专利]动态测定木材泊松比时确定应变花粘贴位置的方法

说明书

本发明提供一种动态测定木材泊松比时确定应变花粘贴位置的方法，使用该方法在采用悬臂板在一阶弯曲模态动态测定泊松比时，能够提高测试速度和测试精度。该方法，以长方体形的悬臂板在一阶弯曲模态动态测定木材泊松比，以悬臂板的固定端为原点；测量木材弦切面泊松比时，x轴方向沿着木材纹理方向，y轴方向沿着木材的弦向，应变花粘贴在作为xy平面的弦切面上，悬臂板在x、y轴方向上的尺寸分别为长度l、宽度b，平行于y轴方向的横向应变片在x轴上的粘贴位置x₀满足:x₀/l＝0.4400‑0.0982ρ+0.6939b/l；其中，ρ为木材密度，单位g/cm³。

技术领域

本发明涉及以悬臂板在一阶弯曲模态动态测定木材泊松比时确定应变花粘贴位置的方法。

背景技术

木材可视为正交各向异性材料,主向的材料弹性常数为E_L、E_R、E_T、G_LR、G_LT、G_RT、μ_LR、μ_LT、μ_RT、μ_RL、μ_TL和μ_TR。在这六个泊松比中只有三个是独立的,即μ_LR、μ_LT和μ_RT或μ_TR,另外三个泊松比可以通过柔度矩阵对称性由正向弹性模量和这三个泊松比计算。这样,木材只具有九个独立的主向弹性常数,即弹性模量、剪切模量和泊松比各三个(谭守侠,周定国.2007.木材工业手册.中国林业出版社；孙友富.1999.制材生产技术.中国林业出版社)。泊松比定义为轴向拉伸(压缩)曲线在线性阶段的横向应变与纵向应变比值的绝对值(刘鸿文.1983.材料力学第二版(上册).高等教育出版社)。从定义看,测定泊松比试件是经受单向应力,而与应力相对应的应变又要处于拉伸曲线的直线段。

静态测试木材泊松比常用轴向拉伸或轴向压缩试验方法。范文英、沈福民以应变片为传感器用轴向拉伸法测试了定向刨花板(OSB)试件的弹性模量和泊松比,试件尺寸200mm×50mm×10mm，其结果表明，该研究所测试的试件泊松比值分散性大，其变异系数从18.5％到35％，并与试样的取向有关(范文英，沈福民.1995.定向刨花板弹性模量及泊松比的测试.北京木材工业，1995/04：32～34)。王正、王志强用应变电测法在轴向拉伸加载下测定了竹质材料的弹性模量和泊松比(王正，王志强.2004.应变电测法及VB程序在测定竹质材料的弹性模量E和泊松比μ中的运用.木材加工机械，2004/01，16～17)。龚蒙用轴向压缩测试马尾松顺纹抗压弹性模量，试件尺寸为30mm×30mm×60mm，其结论表明，马尾松顺纹径面和弦面试件的抗压弹性模量测试值的分散性较大，其变异系数分别为30.9％和33.5％(龚蒙.1995用电阻应变法测定木材顺纹抗压弹性常数的研究.林业科学,31(2)：189～192)。因轴向拉伸或轴向压缩法测试泊松比需要在材料试验机上进行，都存在着加载对中的问题。而轴向压缩法还存在试验机压头与试件表面接触状态的问题。显然,轴向拉伸或轴向压缩加载法测试木材泊松比的试验条件要求苛刻,实现较困难,难以保证测试精度,这是造成测试泊松比分散性大的因素之一。以上用轴向拉伸或轴向压缩法测定木质、竹质泊松比的工作属于静态测试范畴。