樟子松顺纹与横纹动态力学性能的实验研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong567
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木材作为四大建筑材料之一,被人类广泛地运用在各种领域。由木质材料制成的部件在使用中不可避免地会受到动态载荷的作用,目前针对木材静态特性研究的手段已经非常成熟,但在动态特性研究方面,由于木材复杂的内部结构以及外在条件的不确定因素,给检测带来了技术上的困难。而材料在动态与静态下的力学特性往往有着显著的不同,同时随着科学技术手段的不断更新,目前已具备完善的检测能力,对木材动态特性的研究已成为木材科学领域的研究热点。本文介绍了一种利用霍普金森压杆检测木材动态特性的方法。选取了我国东北地区常见的樟子松木材作为研究对象。基于一维应力波理论以及碰撞理论推导了可计算出木材应力、应变的相关公式。对相关的动态特性曲线以及破坏形态进行了详细地分析,通过对数据的拟合,提出了适合于本实验材料的本构方程。对木材动态特性研究领域提供了具有一定价值的参考。樟子松试件分为顺纹和横纹且每种纹理有两种含水率状态,经装置调试后,对各种试件进行了不同应变率下的动态压缩实验。通过理论公式编写了matlab呈序,经数据处理获得了各工况下试件的应力—应变曲线,分析了不同应变率下材料的应力—应变关系以及材料的纹理方向和含水率对其动态力学性能的影响;应变时程曲线,分析了不同应变率下材料的时程曲线,与实际材料变形之间的关系;试件破坏形态,通过实验检测到的木材动态力学性能结合实际破坏结果分析了怎样可以提高木质材料的抗撞击能力使其不被破坏。通过提取多次实验效果较好的数据利用matlab平均化滤波后进行数据拟合,对各状态下应力—应变曲线进行拟合,获得了很好的拟合效果。通过本实验研究提出了一种检测木材动态力学特性的方法,分析了实验数据以及材料破坏形态,通过数据拟合获得了该材料的本构方程,可针对该状态下材料进行抗冲击性的预测。这对木材的动态特性研究具有一定的参考意义。
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