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应力波检测古建旧木缺陷技术研究

于子绚  
【摘要】: 本文以ARBOTOM应力波断层检测仪作为主要试验工具,以故宫大修经替换之缺陷(腐朽、开裂、空洞等)古旧木构件作为试验对象进行应力波检测研究,以期为古建筑木构件应力波无损检测的现场勘查及相关研究提供部分参考依据。研究内容包括应力波断层技术对各种缺陷木构件及健康木材的检测及结果分析、应力波断层技术检测木构件的影响因子、应力波检测结果与木材物理力学性质的相关性。主要研究结论如下: 1.应力波断层检测效率高、检测结果能够清晰反映木材内部腐朽、开裂等缺陷,能够区别健康木构件和缺陷木构件,可对木材内部材质健康状况作明确判定。 2.平面检测可以较好的反映木材内部缺陷的位置、基本形状等,难以区别带包镶木构件。 3.应力波三维检测更适用于径级较大、独立的木构件。 4.传感器数量越多,检测结果越准确;传感器的位置分布影响检测精度,试验中应尽量均匀分布;非独立的木构件,影响应力波检测结果。 5.应力波径向传播速度随含水率降低而增大,含水率30%以下,传播速度变化剧烈。 6.落叶松、云杉、软木松三个树种的应力波纵向动弹性模量与静态弯曲弹性模量1%水平显著相关。 7.三个树种的应力波纵向动弹性模量与抗弯强度1%水平显著相关。 8.对发生不同程度腐朽并伴有不同力学性质衰减的三个树种旧木构件的实验结果显示,密度与应力波纵向传播速度及抗弯强度关系均为:云杉落叶松软木松,弹性模量的衰减率最大,密度、静弹性模量、抗弯强度较大的旧木构件,其内部应力波纵向传播速度较大。 本研究创新点: 1.首次采用应力波断层检测技术对国内古建筑木构件及替换旧木构件进行缺陷检测。 2.首次用应力波断层检测技术研究古建筑旧木构件缺陷检测影响因素,并采用ARBOTOM传感器获得双通道应力波纵向传播速度,进行旧木构件的应力波纵向弹性模量与静态弯曲弹性模量及抗弯强度相关性分析。


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