[发明专利]一种木材单纤微力学测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种木材单纤微力学测量装置，包括滑走式切片机，其特征是，所述滑走式切片机的标本固定器上固定有L型支架，L型支架的另一端截面对角线的中心与木材纤维相连；电子天平置于L型支架的下部，木材纤维固定底座放置于电子天平之上，木材纤维安装于木材纤维固定底座的中心点上；所述滑走式切片机设有将标本固定器上移或下降的调节旋钮。

2.根据权利要求1所述的一种木材单纤微力学测量装置，其特征是，所述木材纤维两端与L型支架及纤维固定底座的连接均采用紫外光固化胶粘剂进行粘接。

3.根据权利要求1所述的一种木材单纤微力学测量装置，其特征是，所述滑走式切片机设有控制面板和步进按钮。

4.根据权利要求1所述的一种木材单纤微力学测量装置，其特征是，所述标本固定器包括底座、调节杆和可移动前板，底座的一端设有调节杆固定孔，调节杆的长形螺丝，通过调节杆固定孔，且部分内含于可移动前板中；底座上开有滑动槽，可移动前板与滑动脚相连，滑动脚经可移动前板在调节杆的驱使下在滑动槽中前后滑动。

5.利用权利要求1-4中任意一项所述的一种木材单纤微力学测量装置测量木材单纤微力学性能的方法，其特征是，利用精密电子天平测量施力大小，L型支架在滑走式切片机作用下上下移动，对木材纤维竖直方向产生拉伸载荷，切片机调节旋钮每上抬一次，带动L型支架上移设定的步进距离，该步进距离即为木材纤维的位移大小，根据应力增量—应变增量关系计算出木材纤维的弹性模量；继续向木材纤维施加载荷直至木材纤维断裂，根据此临界载荷值与木材纤维的横截面积计算出木材纤维的拉伸强度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，具体包括以下步骤：

(1)用高倍显微镜测量木材纤维的横截面尺寸，得到木材纤维横截面面积S；

(2)将电子天平置于L型支架下部，L型支架一端固定在滑走式切片机的标本固定器上；

(3)将木材纤维固定底座放置于电子天平之上，调整木材纤维固定底座的位置并通过标本固定器上下移动L型支架，使木材纤维固定底座的中心点与L型支架一端截面对角线交点完全重合，再通过移动标本固定器使L型支架仅在竖直方向发生位移，木材纤维固定底座中心点与L型支架截面对角线交点处于同一条竖直线上；

(4)采用紫外光固化胶粘剂将木材纤维的一端先与木材纤维固定底座粘连好，木材纤维固定在底座中心点上；

(5)调节滑走式切片机的调节旋钮使L型支架下移至与木材纤维另一端刚好触碰为止，此时电子天平读数不发生变化；用紫外光固化胶粘剂将二者粘连，随即再将电子天平的读数归零；

(6)在木材纤维线弹性范围内，通过控制滑走式切片机的升降对木材纤维进行拉伸，产生拉伸载荷F，此时滑走式切片机控制面板显示的位移变化即为单根木材纤维在该载荷下的绝对伸长量dL，同时记录该伸长量下的电子天平读数m，计算拉伸载荷F＝－mg；根据式(1)计算单根木材纤维的弹性模量E，

其中：F为拉伸载荷，S为纤维的截面积，L为纤维的初始长度，测量方法见步骤(10)，dL为纤维的伸长量；

(7)继续移动L型支架对木材纤维进行拉伸至一定距离，再次记录木材纤维的绝对伸长量dL及电子天平读数m，并根据式(1)计算木材纤维的弹性模量E；至少做5组数据取平均值作为弹性模量的测试数据；

(8)控制滑走式切片机进一步对木材纤维进行拉伸直至木材纤维在长度方向发生断裂，记录断裂发生时的电子天平的读数m_c，计算临界载荷F_c＝－m_cg；

(9)根据式(2)计算木材纤维的拉伸强度σ，

其中，F_c为纤维断裂时的临界载荷，S为纤维的截面积；

(10)木材纤维断裂后，天平示数自动归零，操作滑走式切片机下移L型支架直至L型支架上的紫外固化胶与底座上的紫外固化胶正好触碰为止，此时天平示数刚好为正，记录此时的步进长度，该长度即为单根木材纤维的初始长度L。