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(zhǎng)周期很長(zhǎng)的可再生資源,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,木材資源已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求。木材無損檢測(cè)技術(shù)是一門新興的木材非破壞性檢測(cè)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(duì)樹木進(jìn)行缺陷檢測(cè)已經(jīng)取得了許多成果,但對(duì)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(duì)銀杏等不同樹木進(jìn)行了多組實(shí)

2、驗(yàn),并利用樹木應(yīng)力波斷層成像技術(shù)對(duì)提出的應(yīng)力波傳播速度模型進(jìn)行驗(yàn)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(dāng)橫截面近似為理想圓時(shí),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(cè)儀在健康銀杏上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,在樹木的周圍分布12個(gè)傳感器,測(cè)量了各傳感器兩兩之間的應(yīng)力波傳播速度。并對(duì)不同傳感器上相同方向角的平均傳播速度進(jìn)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(gè)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(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明了樹種、橫截面的位置、敲擊力度等因素會(huì)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(xiàng)系數(shù)K的波動(dòng)很小,穩(wěn)定在-0.2~0.2之間。