论文摘要
本文以快速检测木质材料动态粘弹性和剪切模量为目标,探索相关的检测理论,开发检测系统,为解决木质材料动态粘弹性和剪切模量检测的难题,提供一种思路和方法,进而丰富相关研究领域的检测理论和测试技术,为科学评价木质材料的刚度、强度、抗震、隔振、传音与隔音等性能,提供可靠的理论基础和技术方法,并对相关的生产实践起到指导作用。悬臂梁自由振动理论在木质材料动态粘弹性与剪切模量检测中的应用,是本论文的一大创新之处。首先,针对木质材料试件,借助Kelvin模型和Euler-Bernoulli梁理论以及振簧仪理论,以悬臂自由振动为对象,探索自由振动特征参数与材料剪切模量和动态粘弹性、尺寸参数和物理力学特性之间的关系,推导出剪切模量、储能模量、损耗模量、损耗角的计算式,为实际检测方法的建立提供理论基础。其次,基于相关理论研究,搭建悬臂梁振动系统,构建特征指标检测平台,研发检测仪器。最后,进行木质材料动态粘弹性和剪切模量测试试验并对试验结果进行分析。通过对试验数据进行研究分析,得到如下结论：对数减幅系数是木质材料动态粘弹性和剪切模量检测的重要参数；不同被测木质材料的动态粘弹性与材料的密度有比较好的线性相关关系,储能模量、损耗模量与密度之间的相关系数分别在0.86和0.65以上；木质材料的动态粘弹性与材料的组成成分和排列方式有关,而与材料的尺寸、质量等物理特性无关；悬臂自由振动法和受迫振动三点弯曲法获得的储能模量和损耗模量之间都在0.01水平上显著相关,相关系数分别为0.87和0.84,表明利用悬臂自由振动测试方法来检测木质材料的动态粘弹性是可行的；被测木质材料的剪切模量与材料的密度也有非常密切的关系；剪切模量与悬臂梁动态弹性模量之间有非常好的线性相关性,两者间的相关系数达到0.99,表明利用此法检测木质材料的剪切模量是可行的。本文的研究结果表明,基于悬臂梁自由振动原理对木质材料动态粘弹性和剪切模量进行快速检测是可行的,可以利用本文所开发的检测系统对木质材料的储能模量、损耗模量和剪切模量指标进行有效检测,进而科学评价材料的刚度、强度、抗震、隔振、传音与隔音等性能。
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摘要ABSTRACT1 引言1.1 木质材料概述1.2 国内外木质材料剪切模量检测研究现状1.2.1 国内研究现状1.2.2 国外研究现状1.3 国内外木质材料动态粘弹性检测研究现状1.4 本论文研究的意义1.4.1 本论文研究的理论意义1.4.2 本论文研究的实践意义1.5 本论文研究的主要工作2 基于悬臂梁自由振动原理的木质材料动态粘弹性和剪切模量检测理论2.1 悬臂梁自由振动基本分析2.1.1 悬臂梁自由振动基本形式2.1.2 振动系统的阻尼2.1.3 转动和剪力的影响2.2 木质材料动态粘弹性检测理论分析2.2.1 粘弹性概述2.2.2 木质材料动态粘弹性检测的理论基础2.3 木质材料剪切模量动态检测的理论分析3 木质材料动态粘弹性及剪切模量检测装置研制3.1 检测装置的机械结构3.1.1 基础框架3.1.2 试件装卡部分3.1.3 初始位移施加部分3.1.4 振动传感部分3.1.5 激光传感器3.2 电路调理部分3.2.1 线性电源3.2.2 EMI滤波器3.2.3 数据采集卡3.2.4 硬件电路实现3.3 测试系统试验样机的实际外观3.4 测试系统编程软件简介3.5 测试系统软件程序编制3.5.1 软件程序处理流程3.5.2 振动信号检测与分析3.5.2.1 振动信号的触发3.5.2.2 振动信号的获取3.5.2.3 振动信号的分析3.5.3 经典阻尼检测程序3.5.4 数据结果存储3.5.5 动态粘弹性及剪切模量检测程序4 木质材料动态粘弹性检测试验与结果分析4.1 悬臂自由振动法测量木质材料动态粘弹性试验4.1.1 试验材料4.1.2 试验过程4.2 试验结果与分析4.2.1 动态粘弹性试验检测结果4.2.2 动态粘弹性与密度的关系4.2.2.1 储能模量与密度的关系4.2.2.2 损耗模量与密度的关系4.2.3 不同种类木质材料的动态粘弹性4.3 强迫振动法测量木质材料动态粘弹性试验4.3.1 试验材料4.3.2 试验装置4.3.3 试验过程4.3.4 悬臂自由振动动态粘弹性与强迫振动动态粘弹性的关系4.4 本章小结5 木质材料剪切模量检测试验与结果分析5.1 试验材料5.2 试验结果与分析5.2.1 剪切模量检测试验结果5.2.2 剪切模量与密度之间的关系5.2.3 对数减幅系数与密度之间的关系5.2.4 剪切模量与动态弹性模量的关系5.3 本章小结6 结论与展望6.1 工作总结6.2 存在的问题与展望参考文献附录：检测装置工程装配图个人简介导师简介获得成果目录清单致谢
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