樹木內(nèi)部應(yīng)力波傳播速度模型研究.pdf

1、木材作為一種生長周期很長的可再生資源,隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,木材資源已經(jīng)遠遠不能滿足市場需求。木材無損檢測技術(shù)是一門新興的木材非破壞性檢測技術(shù),在木材缺陷診斷,提高利用率方面顯得尤為重要。目前,應(yīng)用應(yīng)力波斷成成像技術(shù)對樹木進行缺陷檢測已經(jīng)取得了許多成果,但對于應(yīng)力波在樹木中傳播理論的研究未形成完整的系統(tǒng),也沒有統(tǒng)一的結(jié)論,還有待于深入研究。本文分析了應(yīng)力波在健康樹木中的傳播規(guī)律并建立了應(yīng)力波傳播速度數(shù)學(xué)模型。針對銀杏等不同樹木進行了多組實

2、驗,并利用樹木應(yīng)力波斷層成像技術(shù)對提出的應(yīng)力波傳播速度模型進行驗證。本文主要工作如下:
　　1.經(jīng)過數(shù)學(xué)推導(dǎo),提出了健康木材的中應(yīng)力波傳播速度與方向角之間的數(shù)學(xué)模型,當橫截面近似為理想圓時,應(yīng)力波傳播速度與方向角之間呈二次函數(shù)的關(guān)系。還利用ARBOTOM木材無損檢測儀在健康銀杏上進行了實驗研究,在樹木的周圍分布12個傳感器,測量了各傳感器兩兩之間的應(yīng)力波傳播速度。并對不同傳感器上相同方向角的平均傳播速度進行了回歸分析,得到方向角與

3、應(yīng)力波傳播速度之間的關(guān)系為vT/vR≈-0.2θ2+1,且方向角與應(yīng)力波傳播速度之間的線性回歸模型擬合度較高,決定系數(shù)高于0.95,證明了理論模型的正確性。
　　2.在多個樹種22棵健康樹木的不同高度處橫截面上,采用不同的敲擊力進行了大量的實驗,結(jié)果表明了樹種、橫截面的位置、敲擊力度等因素會改變應(yīng)力波傳播速度的大小,但方向角與應(yīng)力波傳播速度之間的回歸曲線始終呈二次函數(shù)的關(guān)系,而且二次項系數(shù)K的波動很小,穩(wěn)定在-0.2~0.2之間。