木材無(wú)損檢測(cè)的主要方法

馬秋玲

[摘要] 無(wú)損檢測(cè)木材或木質(zhì)材料的物理力學(xué)性質(zhì)，利用當(dāng)今的物理方法和手段快速測(cè)量出木材及木質(zhì)材料的尺寸、規(guī)格、表面形狀和基本物理力學(xué)性。本文中主要介紹了木材無(wú)損檢測(cè)的主要方法。

[關(guān)鍵詞]木材 無(wú)損檢測(cè) 方法

[中圖分類(lèi)號(hào)]S781 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1003-1650 (2014)04-0095-01

木材無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一門(mén)新興的、綜合性的木材非破壞性檢測(cè)技術(shù)，傳統(tǒng)的木材物理、力學(xué)性質(zhì)檢測(cè)大都是采用檢測(cè)儀器或力學(xué)試驗(yàn)機(jī)對(duì)規(guī)定尺寸、規(guī)格、表面形狀或所能承受的最大載荷。這種方法檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、條件苛刻、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性差，且不適于非破壞、在線(xiàn)生快速檢測(cè)。無(wú)損檢測(cè)木材或木質(zhì)材料的物理力學(xué)性質(zhì)，可在不破壞木材及木質(zhì)材料的本身形狀、原有結(jié)構(gòu)和原有動(dòng)力狀態(tài)的前提下，利用當(dāng)今的物理方法和手段快速測(cè)量出木材及木質(zhì)材料的尺寸、規(guī)格、表面形狀和基本物理力學(xué)性。

一、木材無(wú)損檢測(cè)的主要方法有

1.X射線(xiàn)攝影檢測(cè)法：主要原理是利用射線(xiàn)穿透不同木材部位時(shí)的吸收和衰減效應(yīng)的不同，并根據(jù)感光底片上的不同記錄來(lái)分析和判斷木材的某些性質(zhì)。

2.核磁共振法：利用木質(zhì)材料內(nèi)部的極性分子或水分子對(duì)核磁共振光譜的吸收性質(zhì)形成核磁共振譜圖，或形成核磁共振光譜圖象，從而非破壞地觀察木質(zhì)材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、缺陷或有價(jià)值的信息。

3.超聲波檢測(cè)法：利用超聲波在物質(zhì)中傳播會(huì)發(fā)生衰減的現(xiàn)象，且其縱波波速與介質(zhì)的密度、超聲彈性模量的相關(guān)關(guān)系，在測(cè)量出超聲波速度和后，推算出木材的彈性模量，并根據(jù)彈性模量與力學(xué)性質(zhì)的正相關(guān)性，估算出被測(cè)木材的機(jī)械強(qiáng)度。

4.機(jī)械應(yīng)力檢測(cè)法：是采用機(jī)械方法施加恒定變形（或力）被測(cè)試材上，測(cè)得相應(yīng)的載荷（或變形），由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算出試材的彈性模量和抗彎強(qiáng)度，并可用于成材的在線(xiàn)應(yīng)力分析。

5.微波檢測(cè)法：利用微波在不同介質(zhì)中的傳播速度和衰減速度的不同，研究木材不同方向和不同部位的差異，常用透射、反射、定波和散射類(lèi)儀器來(lái)檢測(cè)。

6.振動(dòng)檢測(cè)法：根據(jù)木材度件的振動(dòng)特性與彈性模量之間的相關(guān)關(guān)系，對(duì)試件加橫向振動(dòng)的減幅率及質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理后顯示出試材的彈性模量。

7.沖擊應(yīng)力波檢測(cè)法：利用撞擊在木材或木質(zhì)構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生的機(jī)械波的傳播，并根據(jù)木質(zhì)構(gòu)件的彈性模量E與應(yīng)力波速度u和木質(zhì)材料密度D之間存在著如下關(guān)系：E=u2D/g，而通過(guò)測(cè)量應(yīng)力波傳播速度來(lái)確定木質(zhì)材料的彈性模量，最終估算出木質(zhì)材料的力學(xué)強(qiáng)度。

8.紅外線(xiàn)檢測(cè)法：利用木材中的極性基團(tuán)或木材中的水分子對(duì)紅外光能量的吸收強(qiáng)弱來(lái)判斷該物質(zhì)的數(shù)量多少或疏密。

9.聲發(fā)射（AE）檢測(cè)法：木質(zhì)材料受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂時(shí)，會(huì)以彈性波的形式釋放出應(yīng)變能，利用電子儀器應(yīng)變能反反映的聲發(fā)射信號(hào)并由此判斷木質(zhì)材料內(nèi)部的裂紋、缺陷、結(jié)構(gòu)變化、破壞先兆等材料的內(nèi)部動(dòng)態(tài)信息。

二、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

通過(guò)研究縱波聲速確定不同種類(lèi)木材的物理、形態(tài)學(xué)及力學(xué)性質(zhì)之間的相互關(guān)系。研究確定木材超聲脈沖傳播速度與木材強(qiáng)度之間的相關(guān)關(guān)系，最終非破壞地確定木材超聲脈沖傳播速度與木材物理、力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系。 利用應(yīng)力波檢測(cè)成材強(qiáng)度的原理是，沖擊成材端部并利用在工件內(nèi)部所形成的應(yīng)力波來(lái)按比例參數(shù)自動(dòng)計(jì)算和記錄成材硬度和強(qiáng)度，并對(duì)其進(jìn)行分等。采用頻譜分析器通過(guò)木材縱向振動(dòng)測(cè)定木材的彈性模量。利用有限分析法研究?jī)煞N應(yīng)力分等裝置在估測(cè)木材彈生模量進(jìn)的精度及影響因素，指出支撐條件和木材端部性能對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較大。利用測(cè)定打擊間的頻率計(jì)算木材的動(dòng)彈生模量。其原理是，在一端打擊木材端面，從使其產(chǎn)生縱向振動(dòng)，在另一端用傳聲捕捉器---聲檢偏振器測(cè)定其基本振頻。根據(jù)木材彎曲、扭轉(zhuǎn)復(fù)合振動(dòng)可測(cè)定木材的彈性模量和剪切彈性模量。利用縱向應(yīng)力波法預(yù)測(cè)鋸材和指接層積材的彈性模量和抗拉強(qiáng)度。用有限元模型表示非均質(zhì)鋸材的動(dòng)態(tài)特性，研究在應(yīng)力分等機(jī)上的非均質(zhì)鋸材動(dòng)態(tài)特性，找出速度對(duì)測(cè)試準(zhǔn)確度的影響。利用應(yīng)力波測(cè)定立木性質(zhì)并對(duì)測(cè)定方法和應(yīng)力波的傳播途徑進(jìn)行研究，得到如下結(jié)果（1）兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的木材性質(zhì)，可用測(cè)量的時(shí)間差來(lái)描述；（2）可改進(jìn)時(shí)間差測(cè)量的重復(fù)性；（3）可將測(cè)定時(shí)間差方法用于較大橫切面的原木；（4）測(cè)量的時(shí)間差受應(yīng)力波傳播途徑的影響。

用幾種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)測(cè)定成材彈性模量，并做了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果是所測(cè)的20塊成材試件的彈性模量與靜曲MOE比較，都有較強(qiáng)的相關(guān)性。對(duì)提高應(yīng)力分級(jí)的機(jī)械效率問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出采用三種不同頻率區(qū)域的方法預(yù)測(cè)和改善木材應(yīng)力分級(jí)過(guò)程，并得到了木材抗彎斷裂模量與彈性模量的相關(guān)系數(shù)。 利用縱振法測(cè)出的聲固有頻率和成材產(chǎn)品求出木材的彈性模量，通過(guò)近紅外線(xiàn)照射，對(duì)木材進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，研究其擴(kuò)散反射、透過(guò)指向特性。

參考文獻(xiàn)

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