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振动法在木质材料无损检测中的应用

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研究与开发ＲＥＳＥＡＲＣＨ裴　重　ＬＯ￣ｉ＇，ｉＥ∥　
振动法在木质栅料无损艟测【ｌ】响应用　
钢英咸　
顾继友　
王逄瑚　
（东北林业大学，哈卑滨，，５００４０）　
一
、
概连　
自２０世纪５０年代起，国外木材科　在ｌ　８世纪，振动力学的主要成就　学工作者开始对木质材料的振动特性　是线性振动理论的发展和成熟。ｌ９世　与其力学性能的关系进行研究ｂ】
。从　纪后期以来，振动力学的工程应用受　此，振动法逐渐成为一种重要的本质　到重视。由于实际工程结构复杂而不　材料无损检测方法。现在的振动法无　规则，难以精确求解，于是各种近似　损检灞综台了传感器、电子学、信号　计算方法相继被提出。１８７３年，瑞利　分析、快速傅里叶变换（
ＦＦＴ）、现代　（Ｒａｙｌｅｉｇｈｊ基于系统的动能和势能分　结构振动理论，以及电子计算机技术等　
析给出了确定基频的近似方法　ｌ９０４　多方面的学术成果，形成了自身的理　年．斯托德拉（Ｓｔｏｄｏｌａ）计算轴杆频　论和方法。学科的交叉不断为振动法　率时提出一种逐步近似方法，成为矩　无损检测注入活力．现代科学技术的　阵迭代法的雏形　非线性振动的研究　发展，也为振动法无损检铡提供了新　开始于ｌ９世纪后期，其理论基础是由　的理论和物质条件。
　庞加莱（Ｐｏｉｎｃａｒｅ）奠定的，他开创了　
振动问题研究的一个全新方向：定性　＝
、振动法元损检测的主量方　
理论。非线性振动的研究使人们对振　法反研究进展　
动的机制有了新的认识：除自由振动　
目前，利用振动法对本质村料进　和受迫振动以外，还广泛存在着另一　
行无损检测的方法主要有以下几种。　类振动，即自激振动【ｌ】。工程问题的　需求使得振动力学成为必要，而铡试　（１】纵波传递法：以试件一一端产　
和计算技术的进步又使振动力学的发　生的冲击力作为发射信号，试件的另　
一
展成为可能。　端利用传感器接收信号，发射信号　
振动法无损检测早期主要应用于　和接收信号通过放大后传到ＦＦＴ分析　
机械工程和工程结构领域。倒如，美　仪，测得发射信号和接收信号的时间　
国人Ｐｏｗｅｒｓ干１９３８年首先提出用振　差，利用音速ｃ与抗弯弹性模量Ｅ的关　
动法对混凝土的动态参数进行无损检　系式：Ｅ＝Ｐ　ｃ２（Ｐ为试件的密度）计　
测，ｌ９３９年，Ｈｏｍｉｂｒｏｏｋ采用电子仪　算出木质村料的动态抗弯弹性模量。　
器测量共振频率改善了这种方法。　
小玉泰义对用锤子打击原木时产　１９４７年，美国ＡｓＴＭ把该方法作为暂　生的纵波传递速度米推定抗弯弹性摸　行标准加以发表，并进行四次修订．　量的方法进行了研究，结果表明，这　１９５２年，英国正式把振动法（共振法）　种方法可以应用于原木的材质评定　。　列入国家标准Ｉ　。　
Ｂｅｎｄｅｒ等人的研究表明，利用纵向应　１　４　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｗｏｏｄ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　２００２，２　
力波可以预测锯材和指接层积材的弹　
性模量和抗拉强度Ｉ５】　名波直道等研　究了打击应力渡的传递路径，探讨了　直力波传递速率评价立木材质的可能　性，结果表明，应力渡传递速率可代　替抗弯弹性模量作为立木材质的一个　新的指标№－　。　（２）纵向共振法：用小锤敲击试　件的一端，用高灵敏度的麦克风在试　件的另一端接收信号，信号经过放大　
后，传到ＦＦＴ分析仪进行解析，得到　共振额率ｆｎ，利用公式：Ｅ＝Ｐ（２Ｌｆ　／　ｎ）　，ｎ＝ｌ，２，３．…．．（Ｌ为试件的长度）　
求得木质材料的动态抗夸弹性模量　
Ｓｏｂｕｅ利用ＦＦＴ分析仪对打击木　
材端面时的声音进行频谱分析，根据　
获得的共振额率就铡定木材抗弯弹性　模量的方法进行了探讨。结果发现，利　
用ＦＦＴ分析仪依靠打击音铡定抗弯弹　
性模量，对小试件和实大结构用材都　
是适用的ｎ］。祖父江信夫开发了弹性　
模量的自动检铡系统，系统由微机、　
Ａ／Ｄ（模／数）变换板、振动传感器　
和前置放大器等组成。打击试件端面　
引起纵向共振，用传感器检出振动，借　
助前置放大器将振动波形增幅后输入　
Ａ／Ｄ变换器中，由电气数字台秤称出　
试件质量。根据试件尺寸、质量、固　有频率，借助纵向振动理论就可以计　
算出弹性模量。研究表明，所开发的　系统不用特殊的装置就可以进行自动　
涮试　ｌ。　

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/7cc10aad02d276a201292e1b.html