[发明专利]蠕变测试装置、木材蠕变测试系统及测试方法

说明书

本发明公开了一种蠕变测试装置以及针对包括本发明改进的蠕变测试装置的测试系统，本发明提供的木材蠕变测试系统，在进行木材的蠕变试验可以同时进行一定数目的试件样本测试，本发明的整个系统可以对木材普遍蠕变和复杂的变湿蠕变挠度、干缩湿胀量、环境温湿度参数进行长期连续稳定的检测、记录和显示，为木材MSC行为规律和蠕变机理的探究提供可靠的试验依据及测试平台，同时也可以为除木材以外的水分吸附性材料的吸湿/解吸行为试验测试装备的研制提供参考。

技术领域

本发明涉及木材的物理力学性能测试装置，特别涉及木材蠕变测试系统。

背景技术

木材具有向周围高湿空气吸收气态水分（简称：吸湿）和向周围低湿空气释放气态水分（简称：解吸）的能力。吸湿/解吸过程中，木材内部的含水率（Moisture content，简称：MC）呈梯度分布和动态变化状态，较干/较湿木材吸湿/解吸时其含水率由表及里依层增大/减小并伴随着平均含水率Average moisture content，简称：AMC）的逐渐增大/减小，直至达到与周围空气含水率平衡的均恒含水率（Equivalent Moisture content，简称：EMC）状态。

研究人员发现，经反复吸湿/解吸和AMC反复增大/减小的木材的静曲变湿蠕变挠度的变化规律，与现行国内外标准实验室条件下EMC与静曲恒湿蠕变挠度成正相关关系的规律大相庭径，且变湿蠕变总挠度要远远大于同时长、高EMC下的恒湿蠕变的总挠度。这在本领域已经形成共识。

申请人发现，与传统公知相反的是，自然环境中的木质梁，在雨季的静曲挠度反而小于在旱季的静曲挠度。这个发现引起了国内外工程界的高度重视，也引起了科学界对木材变湿蠕变（因机理未明，前人笼统称之为“机械吸附蠕变 Mechano- sorptive creep，简称：MSC”）机理探究的强烈兴趣，但MSC测试技术的不足和对吸湿/解吸过程中木材内部含水率梯度分布和动态变化认知的不足，阻滞了人们对MSC科学机理和工程应用的探究进程。

所以，为解决长久以来木材变湿蠕变测试普遍存在的环境参数（温度、湿度和风速）控制方式和控制精度不足、蠕变变形量测试灵敏度和精度不足、数据智能采集和处理以及系统安全防护不足等问题，亟需一套木材静曲变湿蠕变精密测试系统，借以获取前人受试验、认知条件所限而未获得的静曲MSC准确的行为规律，为找到MSC科学机理和自然条件下承重性木材MSC对实际工程应用的影响提供依据。

发明内容

本发明为解决现有技术难题，提供了一种蠕变测试装置及应用该装置的木材蠕变测试系统，该套系统可对木材普遍蠕变和复杂变湿蠕变的挠度、干缩湿胀量、环境温湿度参数进行长时间连续稳定地检测、记录和显示，为木材MSC行为规律和蠕变机理的探究提供可靠的试验依据及测试平台，同时也可为除木材以外的水分吸附性材料的吸湿/解吸行为试验测试装备的研制提供参考。

本发明通过以下技术内容实现：

蠕变测试装置，包括试件支架、蠕变荷载及其挂架、线性位移传感器，其中试件支架用于放置测试用的试件，试件支架包括一对相同的可滚动的支撑辊，支撑辊平行设置，支撑辊用于水平放置蠕变测试的试件；蠕变荷载提供蠕变测试时作用在试件上的作用力；蠕变荷载挂在挂架的底部，并通过挂架的顶部对蠕变测试的试件施加作用力；线性位移传感器采集试件蠕变测试时的位移量数据。

线性位移传感器设有两个，沿竖直方向相对设置，线性位移传感器分别设在要进行蠕变测试的试件上表面和下表面，用于分别采集试件上表面和下表面的垂面位移量。垂面的位移量即蠕变量，同时，通过两者的差值经计算后获得木材试件厚度的干缩湿胀变化量。

作为试件支架的改进，在支撑辊上分别设有相同的放置板，放置板底部固定在支撑辊上，放置板随支撑辊同轴转动；放置板的上表面为光滑平面，放置板的上表面用于放置蠕变测试的试件，试件与放置板的上表面滑动配合，可最大限度减少试件的表面压痕。