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[期刊] 林业科学
[作者]
王正 曹瑜 王韵璐 李敏敏
【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
关键词：
悬臂板 扭转振形系数 动态测试 剪切模量
[期刊] 林业科学
[作者]
王正 谷晓雨 周宇昊 张一凡 沈肇雨 黄俣劼
【目的】提出一种动态测试木材主向剪切模量的新方法——自由方板扭转模态法，以扩大自由方板宽厚比的适用范围，为建筑工程、家具、室内装饰、交通、军事、乐器等行业的工程应用提供可靠支撑。【方法】首先根据自由方板特有的一阶扭转振型特征和能量法，导出木材主向剪切模量与其自由方板一阶扭转频率之间的关系式；然后基于自由方板在不同树种和不同宽厚比时ANSYS计算的一阶扭转模态频率，进行仿真和回归分析，获得木材主向剪切模量与其自由方板一阶扭转频率之间的修正关系式（自由方板扭转模态法关系式）。【结果】木材自由方板扭转振型特征按自由方板长宽比划分为长宽比不小于3、长宽比=2和长宽比=1共3类；长宽比不小于3的自由方板扭转振型沿其长边曲线变化，沿其宽边直线变化；长宽比=1的自由方板扭转振型沿其长边直线变化，沿其宽边曲线变化；长宽比=2的自由方板扭转振型沿其长边和宽边均为曲线变化。【结论】自由方板扭转模态法测试木材主向剪切模量理论依据可靠，用于测试木材主向剪切模量适用的方板宽厚比，对弦向、径向和横向方板均在7～30范围内，可降低方板宽厚比限制条件；自由方板扭转模态法既适用于测试木材主向剪切模量，又适用于测试木质复合板材和各向同性材料的剪切模量，其有效性得到自由杆件扭转振动法和非对称四点弯曲法试验验证，且该方法具有试验操作简单、测试精度高的优点；理论分析和试验结果表明，传统自由方板扭转振动法测试木质复合板材和木材剪切模量偏低，其偏低程度与材料类别和方板宽厚比有关。
[期刊] 林业科学
[作者]
王正 高子震 顾玲玲 刘斌 王亚磊 杨燕
根据ANSYS程序和优化原理得到自由板一阶扭转振形函数,应用能量法导出木材剪切模量和自由板一阶扭转频率的关系式。该关系式的正确性得到木材剪切模量的数学仿真、试验测试和静态试验3个方面的验证。瞬态激励法测量西加云杉、国产马尾松、油松、杉木和蒙古栎自由板的频谱,且借助于互功率谱概念从频谱图中识别出自由板的一阶扭转频率。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
闫海成 张厚江 John F. Hunt 廖春晖 傅峰
为实现薄板木质材料剪切模量的快捷检测,提出了一种悬臂梁自由振动的方法——悬振法,即通过测量试件在悬臂自由振动时的第一阶固有频率和衰减振动波形的对数减幅系数,来检测材料的剪切模量。利用自行研制的薄板类木质材料力学性能快速测量仪,对4种材质、6种规格的薄板木质材料试件进行了检测试验,且将测得的剪切模量与试件的弯曲弹性模量进行了相关性分析。结果表明:悬振法测得的剪切模量与材料弯曲弹性模量间存在非常显著的线性相关关系。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
王韵璐 王正 李敏敏 曹瑜
提出了一种静态测试MDF泊松比μ和弹性模量E的新方法,即悬臂板静态弯曲法。首先,阐述了悬臂板静态弯曲法测试MDF泊松比和弹性模量的原理。根据MDF悬臂板受集中力作用下静态弯曲应力、应变分析,确定了静态测试MDF泊松比的十字应变片粘贴位置。为说明悬臂板静态弯曲法测试MDF弹性模量和泊松比的正确性,采用轴向拉伸法、四点弯曲法进行MDF的弹性模量和泊松比值的验证试验。最后,针对MDF为各向同性材料特点,通过方板静态扭转试验测得的剪切模量G,验证悬臂板静态弯曲法测试弹性模量和泊松比的正确性。结果表明:悬臂板静态弯
关键词：
中密度纤维板 弹性模量 剪切模量 泊松比
[期刊] 林业科学
[作者]
王正 付海燕 丁叶蔚 曹瑜 王韵璐 吴晓莉 张统越
【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G_(xy)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,OSB 45°方向的剪切模量G_(45°)
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
黄妍 张厚江 刘妍 John F.Hunt 闫海成
基于悬臂梁弯曲原理对薄板木质材料应力松弛特性进行研究,并通过试验证明该检测方法的可行性。结果表明:应力值的衰减幅度先快后慢,测试2h即可得到较为理想的应力松弛现象。高密度板和刨花板的应力松弛曲线比较平滑,中密度纤维板的应力松弛曲线平滑度略差,木塑板的应力松弛曲线能看到明显波纹。应力松弛系数m能直观地反映应力松弛曲线的衰减程度:m值越大,应力松弛曲线衰减越严重。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张厚江 郭志仁 John F Hunt 傅峰
传统的材料弹性模量测定方法都是对材料试件进行静态变形试验,测定过程复杂、消耗时间长。本文以快速测量薄板类木质材料弹性模量为目标,探讨了一种基于悬臂梁自由振动原理的动态无损快速测定方法,研制出1台测量装置样机。首先用垂直悬臂夹持薄板木质材料试件上端,然后对其自由端施加1个初始变形,使其自由振动起来。采集试件振动信号,分析计算出振动的第一阶固有频率和振幅对数减缩,进而计算出试件的动态性能。测定效果表明:测量装置样机达到了研发目的,能快速测量试件的动态弹性模量。
关键词：
薄板类木质材料 悬臂梁振动 弹性模量
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张晓峻 孙晶华 侯金弟 李俊东
介绍了一种测量固体材料的泊松比和杨氏模量的新方法。该方法根据声波在两种介质界面上发生折射和反射时的波形转换,由斯涅尔定律测出纵波声速和横波声速,利用固体材料的泊松比与纵波声速、横波声速及杨氏模量的关系,测得固体的泊松比和杨氏模量。通过示波器观测,现象直观,过程清楚,内容充实,注重操作,能调动学生的积极性,提高学生对实验的兴趣,启发创新思维。
关键词：
泊松比 杨氏模量 横波声速,纵波声速
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
陈玲 黄润州 徐信武 吴清林
采用FFT分析仪对木橡塑三元复合材料(WRPC)进行"单悬臂梁"振动模态试验.运用时域法和包络线拟合2种方法获取材料的对数衰减率和阻尼比,研究橡胶及其含量对复合材料振动特性的影响.结果发现:橡胶具有很好的阻尼缓冲作用,材料的阻尼特性随橡胶含量的提高呈先提高后下降的趋势.橡胶添加量为10%时,材料的阻尼性能最佳.
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
熊威
使用有限元方法对甘蔗剪切过程进行仿真,研究刀片几何角度对甘蔗断面形态的影响。通过编写VUMAT子程序,将Hashin单向纤维复合材料失效准则应用于甘蔗剪切过程的仿真。仿真包括甘蔗剪切过程的断裂形态、剪切过程的最大剪切力、刀片楔角、后角和间隙对剪切断面的影响。结果显示,断裂形态仿真结果与已有的试验和仿真结果一致,最大剪切力为270 N;刀片楔角从30°减少到5°,可使甘蔗的上下断面都趋于平整;刀片具有正的后角,会使下断面平整;2 mm刀片间隙的存在,导致甘蔗下部断口接近静止刀片一侧出现撕裂。
关键词：
甘蔗 剪切 失效准则 仿真
[期刊] 林业科学
[作者]
王正 顾玲玲 高子震 刘斌
【目的】应用频率法精确测量SPF规格材的弹性模量,探讨应用威布尔分布分析其弹性模量数据的可行性。【方法】从南京北美木屋有限公司一批SPF规格材中随机抽取容量为300的样本作为试件,采用弹性绳垂直自由悬挂方式的支承结构对试件实现自由梁,模态试验验证自由梁的精度。在瞬态激励下,通过测试试件一阶弯曲频率,得其弹性模量值;应用应力波法验证频率法测试结果的正确性。对其测试数据采用Weibull分布拟合检验、威布尔分布和正态分布的K-S检验、SPF规格材总体弹性模量在给定值下的概率计算和SPF规格材质量评价的概率分布方法进行研究。【结果】频率法和波速法测得的弹性模量具有较好的相关性;从威布尔分布和正态分布...
[期刊] 林业科学
[作者]
刘镇波 刘一星 于海鹏 袁俊奇
以市场上购买的气干核桃楸、水曲柳和红松板材为试材,采用基于打击音的快速傅里叶变换(FFT)频谱分析方法,检测试材的动态抗弯弹性模量,并与力学实验机测定的试材静态抗弯弹性模量作比较。结果表明:用声共振FFT快速自动检测实木板材的弹性模量具有普遍性意义,且比简单根据木材密度估计的方法提高了木材静弹性模量推测的准确度和精度。
关键词：
板材 无损检测 动态弹性模量
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
李小城 刘梅英 牛智有
为分析小麦茎秆在剪切过程中力的变化规律,以及不同加载速率对剪切强度和剪切功的影响,选择成熟期自然状态下风干的宜宾1号、矮抗58、周麦22和豫麦7号4个品种小麦茎秆的第2～4节间为研究对象,采用美国FTC公司生产的TMS-PRO型质构仪在茎秆节间中心进行横纹剪切试验,测定不同加载速率下不同品种不同节间的最大剪切力、剪切强度以及剪切功。结果表明:小麦茎秆在剪切过程中力的变化规律是先上升再减小,然后上升直至切断最后卸载的变化过程,4个品种小麦茎秆不同节间的硬度为37.3～191.0N,剪切强度为4.2～9.8MPa,剪切功为43.53～432.23mJ;同一小麦品种不同节间的剪切强度和剪切功均为第2...
关键词：
小麦茎秆 剪切 剪切强度 剪切功
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
闫海成 张厚江 朱磊 孙燕良 刘祥熙
传统的薄型刨花板弹性模量测定方法都是对试件进行3点或4点静态弯曲变形试验,测定过程复杂,消耗时间长,并且对试件造成破坏。利用自行研制开发的基于悬臂自由振动和悬臂弯曲原理的薄板类木质材料力学快速测量仪,对3种规格的薄型刨花板的动态弹性模量和静态弯曲弹性模量进行检测,并对测量结果进行相关性分析,同时利用3点弯曲法测量了相同试件的3点弯曲弹性模量加以对比验证。结果表明:悬臂振动动态弹性模量均值大于悬臂弯曲静态弹性模量,且两者之间总体相关系数达到0.98,在0.01水平上呈显著相关;悬臂振动动态弹性模量与3点弯曲弹性模量间的总体相关系数达到0.75,在0.01水平上呈显著相关,说明可以利用薄板类木质材...
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