木质材料性能检测.doc

木质材料性能检测的现状与发展探讨摘要：我们知道，木材是人类应用最早的材料之一。现在，由于木材的优良性能，木质材料在包装、建筑、家具、铁路等领域正发挥着重要的作用，如何针对不同的木材材质与性能进行有效的木材检验，是至关重要的一项技术。本文着重介绍了木质材料力学无损检测原理和方法，分析现阶段我国木材检验技术的现状，并对木材检验技术的发展趋势进行了预测。关键词：木质材料、无损检测、力学性能、发展与趋势 木材作为一种历史悠久的天然材料，一直以来在各个行业都有着广泛的应用。但是，木材的材性是各向异性，在其生长过程中会形成各种缺陷，各向异性和缺陷使木材的使用受到了一定的影响，因此需要对其进行检测才能应用到各个领域当中。木质材料是一类包括木材和以木材为主要原料，经过机械加工、物理化学处理而得到的具有木材基本特性和主要组分的原料。1、 木质材料性能木质材料是一种密度小、具有孔隙性和异向性的纤维材料，有着良好的加工性能，可以进行多种方式的表面装饰和功能处理。木质材料的力学性能包括弹性、硬度、脆性、疲劳、韧性和各类强度等。木质材料最大的特征是能够承受一定的载荷并保证其在某一环境下具有一定的使用寿命。其中木质材料强度是决定木质材料做结构部件的重要性能。二：木质材料性能检测现状木质材料无损检测技术是一门新兴的、综合性的非破坏性检测技术，可在不破坏木质材料的本身形状、原有结构和原有力学状态的前提下，利用当今的物理方法和手段快速测量出木质材料的尺寸、规格、表面形状和基本物理力学性能。 1.无损检验法的应用 面对森森资源不足、森林质量也不高的现状，如何合理利用、保护、发展、增加资源，是缓解我国木材供需矛盾的根本措施。对立木生长特性进行无损检测系统监控可控制和促进木材量和质的提高，制材前的形状、规格和缺陷等的无损检测可提高成材和人造板的质量控制水平，防止木材和人造板的人为浪费，间接节省了木材资源；采用在线无损检测技术可节约锯材，即相对增加锯材使用量，具有显著的社会效益和经济效益；木质材料在线无损检测可提高生产效率，降低生产成本；还可提高分级质量、节省前后工序的备料场地，使整个生产线更加畅通，提高了整个生产线的自动化程度。另外，木材按力学性能分级、分等后进行干燥，干燥时应力性质趋同，有利于干燥过程的控制，可使传统的含水率和时间控制基准向应力控制基准过渡，进而缩短干燥时间，提高干燥质量，减少成本，提高效益。 国外的研究学者在上世纪的六十年代发现通过检测应力波的传播时间来判断木材的性质这一技术，由于应力波在木材中传播会受到木材内部缺陷的影响，通过传播时间的测算，来检测木材的材质。木材无损检测技术的研究始于上世纪的五十年代，主要是指的非破坏性的木材检测技术，通常是指在通过不伤害木质材料的基础上对木材进行物理力学性质的检验。无损检验费不会破坏木材及木质材料的形状，也不会木材的木质结构和木材原有的动力状态，来快速测量出木材的尺寸、规格以及表面的形状和木材基本物理力学等性质。2.木材无损检验技术包括的内容 采用无损检测技术检测的木质材料物理力学性能主要包括：弹性模量、静曲强度和内结合强度（这两个指标一般是需要破坏试件的）、密度以及含水率等。木材的无损检验通常要借助于某些仪器进行检验。比较常见的包括用x射线进行摄影的木材检测法，利用微波的检测法，也可以利用红外线和超声波进行检测。此外还包括一些采用先进设备的检验方法，例如机械应力的检测法、振动检测法，以及冲击应力波的木材检测法、声发射检测法和核磁共振法等等。具体方法原理如下表所示。主要方法检测原理机械应力检测采用机械方法施加恒定变形(或载荷)于被测试样上，测得相应的载荷(或变形)，由计算机系统算出试样的弹性模量，并推测静曲强度。振动检测通过施加外力使试样产生横向振动之后，通过传感器测取试样的自由振动频率，计算出试样的弹性模量。冲击应力波检测检测通过试样的纵向应力波的速度，结合试样的密度，确定出试样的弹性模量，对静曲强度及内结合强度等也可进行有效的预测。射线检测以射线透射木质材料，用射线接收传感器直接测量窄小范围内透过试样前后射线强度的变化，根据射线衰减率以及试样的平均吸收系数推算 出木材的密度。超声波检测通过测定超声波经过试样预定距离的传播时间计算平均波速，然后可利用波速和密度计算试样的弹性模量。微波检测当发射天线发射的微波遇到被测木材基体并透射时，将由于水分子的强烈吸收作用而使透射功率发生变化，根据接收天线接收到的微波的功率变化与含水率之间的关系，即可测定出木材的含水率。三：无损检测技术的发展趋势随着无损检测技术、计算机技术和人工神经网络技术的迅速发展，木材无损检测技术将向智能化、小型化、自动化、联合化方向发展，主要表现在如下几个方面。1. 现代科学技术在木材检验中的广泛运用 随着现代化技术的进一步发展，更多的现代化技术也应用到木材的检验中来，各种声像的记录工具被利用到木材督检部门的日常工作之中。此外，无损检测技术中的x射线摄影、微波以及红外线、超声波等现代技术也被广泛的应用于木材检验中来。现代科学技术被合理的融入到木材检验的过程中来，有利于营造良好的贮木信用环境，为林业企业增加社会影响力和企业的竞争力。2. 便携式无损检测设备的开发由于受木材结构、木材分布以及木材生产季节性等条件的制约，需要开发出具有便携性、灵活性和简单性的无损检测设备，这样不仅降低了人力和物力成本，也达到了在线快速检测的目的，给生产和研究带来方便。3. 木材检验工具的进一步使用及开发 很多木材检验工具也会在未来进行更深一步的开发和利用。例如木材水分测量仪可以将样品中所含的水分质量准确的检测出来，而且其检验所需要的时间也会越来越短。同样，木材电线杆也可以通过对木材的强度进行测试，可以直接检测到木材的软腐其其他病症。木材检测仪的使用程序非常简单，将装置的推弹杆平稳的按到需要测试木材的表面上，使其冲击针在按下触发盖后射入木材的内部，即可从标尺中立即读到渗入的深度。随着技术发展，这些木材检验的工具都会进一步的得到良好的开发。4. 联合检测技术的研究 由于木材无损检测技术比较多，而且每一种技术都存在一定的缺陷，使无损检测所测得的木材强度并不是木材的实际强度，现在的研究者一般是通过用无损检测测得的强度与实际强度（由破坏实验获得）的相关性来预测木材强度的。使用单一的无损检测法所得到的结果往往不够理想，而利用两种或两种以上的无损检测方法来预测木材的强度可显著地提高强度预测的准确性和精度。四：小结木材检验技术是把木材的标准与木材检验的理论与实践进行有机地结合，进而形成木材检验技术的内涵及主要内容。木材检验学科除了技术方面的内容以外，还要进行木材检验工具的研究，以提高木材检测的手段，完善木材检验的相关理论。木材无损检测在很大程度上提高了生产效率，但就目前而言，其精度和准确度还不够理想，需进一步的研究和改进。寻找一种更有效的检测方法或多种方法的联合检测，是研究者们研究的突破口，也是未来研究的发展方向。我国的木材无损检测研究滞后，直到近几年相应的研究才慢慢增多，所以在推广和应用方面与国外相比要落后很多，大部分研究成果还处于实验室阶段。因此，对于我国研究者来说，在学习和消化国外先进理论和技术的同时，木材检验的工作是既是林业企业工作的重点内容，也是提高林业企业经济效益的热点，推广和应用相关技术是一项任重而道远的工作。五：参考文献1崔英颖. 基于振动法进行木材应力分等和缺陷检测的研究D. 北京: 北京林业大学, 20062王朝志. 基于简支梁振动原理的板材检测系统的研究与应用D. 北京: 北京林业大学, 20073成俊卿. 木材学M. 中国林业出版社