收藏本站
《东北林业大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

数字散斑相关方法在木材微观力学行为研究中的应用

巩翠芝  
【摘要】: 木材作为有着生命起源的天然高分子复合材料,有着非常复杂的力学行为。尽管它已有数千年的应用历史,但人们对它的复杂力学行为方面的知识的掌握还是很有限的。木材的微观结构及其细观尺度上的物理机制影响着木材的宏观响应,因而,对木材微观结构及力学性能的研究可以揭示木材宏观性能的本质。虽然在近10年里,木材物理力学领域中越来越多的工作己经转向微观或细观范围的研究,但却较少关注宏观力学行为与微结构演化的相互联系。由于木材的宏观力学性质与其微结构的变化是密切相关的,所以探明木材受荷载后内部微结构的变化,以及它们与宏观力学响应之间的联系,揭示木材的微结构的变形、损伤、破坏机理和演化规律,寻找既能反映宏观变形同时又能显示微结构变化的一些实验方法,并给出相应的一些力学参量和力学特性的定量分析,有着十分重要的理论和实际意义。 由于木材的非均质性和各向异性,作为破坏前兆的微观损伤结构远比普通均质材料复杂,所以其损伤萌生与演化过程更是变化莫测。就木材本身的特点及所要面对的问题而言,应用传统的、常规的理论分析研究方法很难把上述问题解决,或者描述清楚。 基于上述思想,本论文采用了先进的光测力学实验方法—数字散斑相关方法(DSCM),围绕木材小试样在拉伸载荷作用下的微观力学特性及破坏机理,进行了实验研究。DSCM具有全场、非接触性的特点,在测量中可以完全保留变形过程中的物体表面信息。该方法是一种有希望解决微观力学定量测量的方法,进而可通过计算应力高度集中区域附近的变形分布来研究材料的破坏模式。 本论文首先利用配有微力学实验机的环境扫描电子显微镜对木材小试样的拉伸实验过程实行实时在线监测;其次,用数字散斑相关方法(DSCM)软件对环境扫描电子显微镜拍摄的不同载荷阶段的图片进行定量分析。主要研究内容和结论如下: (1)本文分析了数字散斑相关方法(DSCM)中的一些关键技术,并开发了数字散斑相关方法(DSCM)软件测量系统,该系统满足了实际测量要求,为数字散斑相关方法(DSCM)在木材科学研究中的应用提供了基本条件。 (2)提出了一种测量较小区域的弹性系数实验方法。在环境扫描电子显微镜内完成木材小试样的径向拉伸实验,用数字散斑相关方法软件计算出试件中部一个完整生长轮在弹性变形阶段某一径向载荷下的应变场;然后再利用Hook定律,以及计算应力的平衡方程式,由应变场反推出径向不同位置的四个弹性系数(径、弦向杨氏模量,剪切模量和泊松比)。为了检验该实验测量方法的准确性,本文又采用了二维六角形蜂窝模型对径向不同位置的四个弹性系数进行了估测,估测结果与实验测量结果基本一致。由于实验方法是对真实材料的测量,因而,结果要比用简化模型估测的值更可靠更精确。 (3)采用数字散斑相关方法测量了木材小试件RT系统、TR系统、TR45~。系统以及LR系统在拉伸载荷作用下的弹性变形阶段的位移场及应变场。位移场和应变场等高线的分布,以及它们在连续载荷作用下的变化趋势,反映了载荷在非均质的木材试样内部传递的详细信息,以及应力集中区域。根据弹性阶段不同载荷作用下的应变场的变化趋势可以预测木材将要发生损伤、破坏的区域,以及最终的断裂路径。环境扫描电子显微镜内拍摄的拉伸实验全过程以及最终破坏试件的图片验证了预测的结论。因此,数字散斑相关方法可以用来预测、预报受载材料的损伤和破坏。 (4)在生长轮和细胞层次上,分析了木材小试样在不同的加载方向的破坏机理。揭示了裂纹扩展与其微结构变化之间的内在规律性。 本文的研究方法与结果,对理解木材的本质和建立木材的微观本构模型,以及木材的设计和使用奠定基础。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S781

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 胡斌;小波阈值去噪及其在数字图像相关中的应用研究[D];华南理工大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 鹿振友;断裂力学在木材加工上的应用[J];北京林业大学学报;1988年03期
2 张军,金观昌,马少鹏,孟利波;基于微区统计特性的数字散斑相关测量亚像素位移梯度算法[J];光学技术;2003年04期
3 姚学锋,林碧森,简龙晖,孟利波,金观昌,徐曼琼;立体摄影术与数字散斑相关方法相结合用于研究三维变形场[J];光学技术;2003年04期
4 谢惠民,刘战伟,朱宏伟,方岱宁,戴福隆,尚海霞;单壁碳纳米管力学行为的数字散斑相关法实验研究[J];光学技术;2004年04期
5 潘兵,续伯钦,李克景;梯度算子选择对基于梯度的亚像素位移算法的影响[J];光学技术;2005年01期
6 潘兵,续伯钦,谢惠民,戴福隆;面内位移测量的基于梯度的数字图像相关方法[J];光学技术;2005年05期
7 王慧,蔡敏,乔润德;水工混凝土电测技术的几点改进措施[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2000年04期
8 江泽慧,任海青,胡一贯,刘刚,阚娅;木材断裂过程的研究[J];核技术;2000年08期
9 佟景伟,张东升,李鸿琦;撞击载荷下电子散斑干涉测试方法的研究[J];中国科学E辑:技术科学;1996年02期
10 余拱信,漆新民,李禾,周鞠宁,李中林,刘冬梅;全息干涉法研究岩石裂隙扩展破坏规律[J];激光杂志;1995年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 周灿林;用于三维位移测量的投影栅和图像相关的研究[D];天津大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕桂英;朱华;冯雪松;林安;甘复兴;;环境湿度对聚酰胺力学性能的影响及其微观机理探讨[J];工程塑料应用;2006年08期
2 冯权和;查五生;彭必友;;面向跌落仿真破坏的注射成型工艺优化[J];工程塑料应用;2010年05期
3 孔宪宾;用数字图象相关分析法测量桩—土相互作用[J];四川建筑科学研究;2000年03期
4 柯长仁;蒋俊玲;陈升平;;混凝土单轴压缩损伤的模型试验研究[J];四川建筑科学研究;2008年05期
5 张雪颖;阮怀宁;贾彩虹;;岩石损伤力学理论研究进展[J];四川建筑科学研究;2010年02期
6 刘雪平;应用于桥梁检测中光纤应变传感器测试系统[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年04期
7 谭海斌;房诚;王永红;;基于Matlab的数字散斑干涉图像处理[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年05期
8 胡传坤;高建民;;木材干燥过程中应力与应变检测方法初探[J];安徽农业科学;2008年06期
9 冯利群;;4种灌木材微纤丝角及其变异性研究[J];安徽农业科学;2008年07期
10 周亮,张建国,舒德友,刘盛全;不同施肥条件下I-69杨木材纤维形态和化学成分的比较研究[J];安徽农业大学学报;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林立志;李法新;;考虑弹塑性变形约束的裂纹尖端塑性区分析[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
2 雷冬;任青文;王山山;乔丕忠;;数字图像相关技术在拱坝冲击破坏模型试验中的应用[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
3 于瀛洁;刘祎庆;;数字散斑相关测量中的曲面拟合搜索方法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
4 Dwayne Arola;;Examing the fatigue and fracture behavior of dental materials[A];第八届全国生物力学学术会议论文集[C];2006年
5 李鸿琦;王志勇;阮江涛;沈珉;佟景伟;;复合材料层合板单搭接缝合结构力学行为的实验和数值研究[A];复合材料力学的现代进展与工程应用——全国复合材料力学研讨会论文集[C];2007年
6 周忠彬;陈鹏万;;PBX模拟材料动态变形破坏的实验研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
7 潘兵;吴大方;;基于数字图像相关方法和瞬态气动热环境模拟系统的高温变形测量技术[A];力学与工程应用(第十三卷)[C];2010年
8 张晓川;陈金龙;;扩展数字图像相关方法初值选择及亚像素位移测量[A];力学与工程应用(第十三卷)[C];2010年
9 周丽娜;由小川;Pierre Vialettes;庄茁;;一种飞艇蒙皮材料的力学性能试验研究[A];2010’力学与工程应用学术研讨会论文集[C];2010年
10 翁炜;彭瑞东;马维佳;;数字散斑相关法在混凝土变形场量测中的应用研究[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨勇;压力敏感性材料裂纹尖端场的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
4 尹莉;微尺度下结构的静动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年
5 李庄;用于高场不对称波形离子迁移谱仪的MEMS振簧式静电计研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 韩强;CFRP-混凝土界面粘结滑移机理研究[D];华南理工大学;2010年
7 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
8 闫妍;充流多壁碳纳米管的动力学特性研究[D];昆明理工大学;2008年
9 徐松林;PTFE/A1含能反应材料力学性能研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 冯定华;高速流动精细数值模拟、实验研究及其在气动光学中的应用[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭昭亮;含有预置缺陷的膨胀环动态断裂行为研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 张红为;杨木横纹压缩本构关系与时—温等效性研究[D];安徽农业大学;2010年
3 吴太广;数字图像相关方法及其应用研究[D];长沙理工大学;2010年
4 胡敏;30Cr1Mo1V转子钢疲劳裂纹扩展数值模拟分析[D];长沙理工大学;2010年
5 王丹;PSA镀锡液中锡离子的转化及对镀层耐蚀性影响的研究[D];沈阳理工大学;2010年
6 沈岚;基于LabVIEW的光纤应变数据采集与处理系统的设计[D];河北工程大学;2010年
7 彭锋;端面状态对沥青混合料强度影响分析研究[D];南昌大学;2010年
8 王荣;夹杂物离面位移场的试验研究与数值模拟[D];昆明理工大学;2010年
9 马慧;实时数字全息法在温度场测量中的应用[D];昆明理工大学;2008年
10 吴永胜;岩石劈裂试验、单轴压缩和直接拉伸变形特性的实验研究[D];昆明理工大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴宜全;孙泽阳;吴刚;何小元;;基于数字图像相关法的混凝土全场变形测量[J];东南大学学报(自然科学版);2010年04期
2 许丽群;;小波阈值去噪改进算法研究[J];电子测量技术;2010年08期
3 项震;基于CCD器件特征的图像噪声消除[J];光电工程;2001年06期
4 李新忠;岱钦;王希军;J.W.Seo;;多尺度小波降噪的数字散斑相关搜索[J];光学精密工程;2007年01期
5 简龙晖,林碧森,刘宁,金观昌,姚学峰;基于小波变换的新型数字散斑相关方法[J];光学技术;2003年02期
6 林碧森,金观昌,姚学峰;正交小波变换在散斑图象相关计算中的应用[J];光子学报;2002年02期
7 陈凡秀;何小元;;数字图像相关方法在板载芯片封装热变形测量中的应用[J];光子学报;2010年11期
8 潘兵;吴大方;高镇同;;基于数字图像相关方法的非接触高温热变形测量系统[J];航空学报;2010年10期
9 彭波;王一鸣;;低照度图像去噪算法的研究与实现[J];计算机应用;2007年06期
10 韦力强;谭阳红;;基于新阈值函数的小波图像去噪研究[J];科学技术与工程;2007年09期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王静;数字散斑相关方法及微/纳米尺度热力学测试研究[D];天津大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 吴加权;数字散斑相关测试技术在桥梁健康监测中的问题研究[D];昆明理工大学;2006年
2 张怀清;数字散斑相关方法及其在混凝土损伤断裂方面的应用研究[D];山东理工大学;2009年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 沈淑涛;数字图像处理技术对藏族壁画的保护研究[D];西南交通大学;2011年
2 刘征;雷达辐射源信号的时频分析方法研究[D];西安电子科技大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐经源,乐开端,张文定;大动态范围激光散斑位移测量研究[J];半导体光电;2001年02期
2 段俐,康琦,申功;PIV技术的粒子图像处理方法[J];北京航空航天大学学报;2000年01期
3 鹿振友;断裂力学在木材加工上的应用[J];北京林业大学学报;1988年03期
4 徐曼琼,鹿振友,李黎,王洁瑛,王淑娟;火炬松木材的抗弯弹性模量和抗弯强度的变异[J];北京林业大学学报;2001年04期
5 王丽宇,鹿振友,赵东,王淑娟;白桦材LT型裂纹的演化与增长行为的研究[J];北京林业大学学报;2002年02期
6 刘晓丽,王喜明,姜笑梅,殷亚方;沙棘材解剖及物理力学性质的研究[J];北京林业大学学报;2004年02期
7 孙艳玲,鹿振友;用有限元计算水曲柳裂纹尖端应力强度因子[J];北京林业大学学报;1999年03期
8 周建伟,王振林,郭勇;DSCM变形测定新技术在柔性包装力学性能测定中的应用[J];包装工程;2004年01期
9 江泽慧,费本华,阮锡根;木材密度曲线的分形分析[J];东北林业大学学报;2000年04期
10 马岩,赖晓敏,窦建华,姜新波;冻材主方向弹性模量微观力学求解理论[J];东北林业大学学报;2000年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王戈;毛竹/杉木层积复合材料及其性能[D];中国林业科学研究院;2003年
2 沙吉乐;基于液晶光栅技术的三维视觉测量系统研究[D];天津大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴澄月,梁北红;长期载荷下木材粘弹性质的研究[J];东北林业大学学报;1987年05期
2 殷祥源;木材真实电阻的测量[J];南京林业大学学报(自然科学版);1988年01期
3 张平远;木材染色改性新技术[J];世界农业;1993年11期
4 ;新技术 新工艺 新产品[J];人造板通讯;1994年01期
5 王恺,陈绪和;面向21世纪的木材工业[J];木材工业;1994年01期
6 ;世界木材短缺现象短期内不会缓和[J];造纸信息;1994年05期
7 王维新;略谈木材的多层次结构与加工、使用性能之间的诸多关系[J];人造板通讯;1996年07期
8 杨素华;1996年全国木材订货会在广州召开[J];中国商贸;1996年13期
9 ;木材制造的碳化硅陶瓷问世[J];中外轻工科技;1997年04期
10 蔡静蕊,张双保,李光沛;麦秸-木材中密度纤维板工艺浅析[J];人造板通讯;2001年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马婷婷;白树林;罗瑞盈;;碳纤维增强环氧树脂复合材料在水中老化后的力学性能与破坏机理[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
2 马岩;;中国木材加工机械工业现状及发展趋势[A];中国木材工业可持续发展高层论坛论文集[C];2004年
3 黄安民;王晓旭;杨忠;杨瑶;;近红外光谱应用于杉木木材强度分等的研究[A];第二届中国林业学术大会——S11 木材及生物质资源高效增值利用与木材安全论文集[C];2009年
4 刘君良;江泽慧;许忠允;;人工林软质木材表面密实化新技术[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
5 王丽宇;鹿振友;赵广杰;;水分解吸过程中木材的断裂韧性[A];北京力学学会第12届学术年会论文摘要集[C];2006年
6 杨守生;;木材浸渍阻燃处理工艺条件研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
7 王宝来;温凤春;梁军;;基于最小耗能原理的复合材料强度问题研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
8 刘锡良;周学军;许立准;;网架结构超大直径焊接空心球节点破环机理分析及其承载能力的试验研究[A];第八届空间结构学术会议论文集[C];1997年
9 汤爱平;关海燕;武一雪;;采空区汽车荷载作用下的路基基础破坏机理初步分析[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
10 刘元;彭万喜;吴义强;陈玉芳;;马尾松木材中性脱脂工艺的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(9)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 赵辉 柯善政;接待一名游客少砍一立方米木材[N];中国绿色时报;2004年
2 唐镇忠 编译;木材防腐技术问答(中)[N];中国花卉报;2006年
3 王玉梅;伊春木材精深加工蓬勃发展[N];黑龙江经济报;2010年
4 马超;越南木材出口订单大增[N];中国绿色时报;2010年
5 记者 韩凤凤;今年木材供销形势将稳步增长[N];中国建材报;2003年
6 记者  刘述波;俄招华商投资木材深加工[N];哈尔滨日报;2006年
7 杨勇;俄产木材过埠增值[N];国际经贸消息;2002年
8 景延 梅永存;木材:供需矛盾将加剧[N];中国物资报;2000年
9 记者 文桦;IN-WOOD给户外木材披上防护外衣[N];中国花卉报;2005年
10 王建兰;科技助推木材高得率 制浆产业驶入快车道[N];中国绿色时报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 巩翠芝;数字散斑相关方法在木材微观力学行为研究中的应用[D];东北林业大学;2009年
2 赵殊;异氰酸酯与纤维素反应产物结构及聚氨酯对木材胶接机理[D];东北林业大学;2010年
3 李贤军;木材微波—真空干燥特性的研究[D];北京林业大学;2005年
4 邱坚;木材/SiO_2气凝胶纳米复合材的研究[D];东北林业大学;2004年
5 孙艳玲;木材裂纹尖端区域应力场的数值分析和测试[D];北京林业大学;2004年
6 韩玉杰;木材铣削加工激光在线检测及模糊控制的研究[D];东北林业大学;2002年
7 唐晓淑;热处理变形固定过程中杉木压缩木材的主成分变化及化学应力松弛[D];北京林业大学;2004年
8 孙正军;竹材的分级与应用[D];中国林业科学研究院;2005年
9 王秀华;木材横切面构造特征计算机视觉分析与树种分类识别研究[D];东北林业大学;2005年
10 李海英;高含水率木材用胶粘剂与胶接技术的研究[D];东北林业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩天香;分形理论在木材断裂研究中的应用[D];东北林业大学;2005年
2 邢大鹏;现代木建筑技术及建筑表现[D];东南大学;2005年
3 孙正强;硅溶胶/苯丙乳液改性体系的陶瓷复合木材[D];北京工业大学;2004年
4 常晓霞;木材铣削加工模糊控制的计算机仿真研究[D];东北林业大学;2003年
5 陈昂;木材的建造诗学[D];昆明理工大学;2008年
6 刘镇波;木材显微图像特征参数提取与树种判别方法研究[D];东北林业大学;2004年
7 张志远;AZ91镁合金的晶粒细化及其力学性能[D];沈阳工业大学;2006年
8 于文勇;基于超声波原木内部孔洞缺陷定量检测[D];东北林业大学;2006年
9 林良道;纳米晶金属银的力学行为与形变机制研究[D];浙江大学;2002年
10 彭万喜;人工速生工业林木材增值利用——人工林松木脱脂新技术研究[D];中南林学院;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026