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[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] 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 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] 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] 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]
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] 北京林业大学学报
[作者]
张厚江 申世杰 崔英颖 苗毅 王瀛坤
该文介绍了振动法测定木材弹性模量的理论依据,组建了由脉冲锤、加速度计、计算机等组成的测试系统,对测试基本方法进行了试验研究.发现横向振动方式可以有效地测得木板试材的固有频率值,测定效果好;而纵向振动方式不能测得试材的固有频率值,不能作为测量木材弹性模量的方法.在横向振动测量方式中,激振点与拾振点间距离应位于试材两端部附近,两者间间距应尽量远.通过与静态测试结果比较,发现振动方式测得的弹性模量值比静态方式测得的稍大.
关键词：
弹性模量 激振点 拾振点 横向振动方式
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
杨小军 孙友富
为了研究碳纤维应用于建筑木构件及其节点加固工程中的长期承载性能,采用持续负载的剪切试验方法对碳纤维木材复合材结合层在高湿(温度60℃,相对湿度90%),低湿(温度24℃,相对湿度45%)环境条件下的蠕变性能进行了研究。结论表明:Burger模型可较精确地模拟复合材结合层的短期剪切性能(R2≥98%);高湿环境下结合层剪切蠕变量显著大于低湿环境,温度及相对湿度都是影响蠕变的重要因素;结合层厚度越大,剪切蠕变变形也越大,应力松弛较大,建议碳纤维与木材复合时施加一定的压力(0.05 MPa以上)以减少结合层厚度;高湿环境下高应力水平的蠕变速率最大,较短时间便出现结合层断裂,在碳纤维设计应用时,应确保...
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
王解军 夏滴洋 陈晓
在简支条件下,应用振动无损检测法测定了胶合木梁的固有频率并算得其弹性模量值,同时采用振动分析有限元法计算胶合木梁频率值和用静载试验测定其弹性模量。通过对振动测试、振动分析及静载试验共3种方法得到的结果进行比较,证明了振动法测试胶合木梁弹性模量的可行性和准确性。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
冯光烁 黄旭东 兰旭东 周明
面齿轮副在航空领域和汽车领域具有重要的应用前景。扭转振动问题是面齿轮副的核心问题之一。该文研究了面齿轮副扭转振动的建模与分析方法。建立了单输入单输出面齿轮副扭转振动模型,该模型包含非对称时变啮合刚度、间隙非线性、静态传动误差等因素。基于加载接触分析,提出面齿轮副扭转啮合刚度的计算方法,并对某型面齿轮副的非对称时变啮合刚度进行了计算。通过与Abaqus有限元动力学计算结果进行对比,验证了扭转振动模型的有效性。基于所建立的模型,分析了面齿轮副设计状态时的动态特性,研究了啮合刚度、啮合间隙、静态传动误差、扭矩波动等因素对面齿轮副动态特性的影响,以及面齿轮副蕴含的非线性动力学响应。结果表明:所提出的面齿轮副扭转振动建模方法是有效的,所建立的模型能够用于研究面齿轮副的啮合特性、动态特性,指导以及校核面齿轮副的设计。
[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] 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]
王正 卢尧 谢文博 高子震 丁叶蔚 付海燕
【目的】探索正交胶合木(CLT)矩形截面梁剪应力计算公式,为测试CLT梁层间剪切强度提供理论依据。【方法】根据胡克定律及梁的弯矩与剪力的微分关系,计算3层、5层和7层CLT梁及同向胶合木梁的层间剪应力,给出CLT梁剪应力计算公式,比较CLT梁及同向胶合木梁的剪应力分布特征。【结果】CLT梁层间正应力间断,但层间剪应力是连续的;对于CLT矩形截面梁,其剪应力沿截面高度变化趋于均衡,不再遵循抛物线分布; CLT短跨距梁在三点弯曲加载中,依次发生垂直层滚动剪切破坏、层间剪切破坏和平行层弯曲破坏;短跨距梁三点弯曲载荷-位移曲线的最高峰值载荷为CLT发生层间剪切破坏载荷,其值稳定、易于读取;铁杉CLT梁层间剪切强度与其平行层弹性模量呈正相关。【结论】CLT梁层间剪应力和最大剪应力与CLT层数、平行层与垂直层弹性模量比值E_L/E_T(或E_L/E_R)有关; 3层、5层和7层CLT矩形截面梁的最大剪应力均发生在梁截面中性轴上,其值分别为1.5倍截面平均剪应力的92.8%、86.7%和92.6%;短跨距梁三点弯曲法是一种有效测试CLT层间剪切强度的方法。
[期刊] 林业科学
[作者]
于建国 孟庆华
介绍国内外机械化植树造林机械发展状况,指出国内植树用挖坑机研究重点,利用空间运动学和机械振动理论以及弹性动力学原理着重分析建立钻头主轴扭转振动模型并用数值方法进行求解,同时系统地分析钻头主轴下端部件与土壤的相互作用力、钻头主轴重力及惯性力等因素的影响,给出动态的准随机边界条件和初始条件。为下一步的钻头动力学特性仿真及整机动态特性研究,合理预测和控制钻头的运动规律,改善钻头的动力学特性,提高钻头工作效率及改进设计方法提供新的理论依据。
关键词：
挖坑机 钻头主轴 扭转振动 数值解
[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
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