[发明专利]一种木材单纤微力学测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种木材单纤微力学测量装置，包括滑走式切片机，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。本发明还公开了一种利用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，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，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。本发明可用于测量所有树种的木材纤维的弹性模量和拉伸强度，精确至微米级。

技术领域

本发明涉及一种木材单纤微力学测量装置及测量方法，属于木材力学性能测试领域。

背景技术

木材纤维的弹性模量和拉伸强度是其基本的力学性能，在木材加工、造纸制浆、制备生物质型煤等实际应用中需要考虑其弹性模量和拉伸强度的问题以达到充分利用其特性的目的。

弹性模量材料是基本力学性能之一，表征材料抵抗弹性变形的能力，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。常规固体材料弹性模量测量方法，常用的有静态法、波传播法、动态法等。静态法测试的是材料在弹性变形区间的应力—应变，在试样上施加一恒定的弯曲应力，测定其弹性弯曲挠度，根据应力和应变计算弹性模量。动态法就是使待测试材料棒(如铜棒、钢棒)产生弯曲振动，并使其达到共振，通过共振测量出该种材料的杨氏模量值。超声波法主要是通过分析超声共振频率得到固体材料样品的弹性常数。

拉伸强度是材料在断裂失效过程中的最大应力，在断裂力学中具有举足轻重的作用，对于常规材料，通常采用拉伸法进行测量。拉伸法是以一定的载荷速率对纤维施加拉伸载荷直至纤维断裂，根据断裂时的临界载荷和纤维截面积等计算出材料的拉伸强度。常用拉伸试验机对材料进行拉伸强度测试。

虽然测试常规固体材料的弹性模量和强度有很多种方法，但是对于木材单纤微力学测量方法的少之甚少，截至目前没有相关国家标准或行业标准可依。由于木材纤维非常细小，其直径通常为几微米到几十微米，且承受的载荷较小，且易变形，动态法测试所产生的激励仪器没有反应，造成测试困难，常规的万能试验机载荷分辨率达不到，伸长量也难以测试。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种木材单纤微力学测量装置及测量方法，测量所有树种的木材纤维的弹性模量和拉伸强度，精确至微米级，解决了木材领域的测量难题且设备简单，成本低廉，对木材纤维力学性能测量及实验设备的改造利用具有重要意义。

为解决上述技术问题，本发明提供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。

优选地，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。

优选地，所述滑走式切片机设有控制面板和步进按钮。

优选地，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。