收藏本站
收藏 | 论文排版

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。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 赵元慧,王毅,郎佩珍;线性溶剂化能相关方法应用及参数估算[J];环境科学进展;1997年02期
2 陈盼;王彦晓;黄小濆;;数字图像相关方法在测量材料力学性能中的应用[J];电子世界;2013年14期
3 崔海星;赵青;关明杰;朱一辛;;基于数字散斑相关方法的竹胶合薄板弹性变形分析[J];林业科技开发;2011年06期
4 郭海鸿;李晓星;;非接触应变测量的数字散斑相关方法的研究[J];现代制造工程;2007年11期
5 乔建光;;浅谈数字图像相关方法及其在材料力学性能测试中的应用[J];科技致富向导;2013年30期
6 代树红;宋维源;孙可明;;数字图像相关方法应用于力学参数测试[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2014年02期
7 申晋,郑刚,李孟超,孙国强;PCS颗粒测量技术中软件相关方法的研究[J];仪器仪表学报;2003年06期
8 杨晓昕;;利用数字图像相关方法测试聚碳酸酯弹性常数[J];数字技术与应用;2011年02期
9 李霞镇;任海青;马少鹏;;基于数字散斑相关方法的竹材变形特性[J];林业科学;2012年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 潘兵;;数字(体)图像相关方法的近期研究进展[A];第十三届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2012年
2 孙晨;周轶昊;陈巨兵;;用于测量准平面结构形貌及变形场的三维数字图像相关方法[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
3 卢晨霞;侯振德;;利用图像相关方法测量牛骨的逆压效应[A];第九届全国生物力学学术会议论文汇编[C];2009年
4 潘兵;谢惠民;戴福隆;;用于变形和形貌测量的数字图像相关方法:研究进展及应用实例[A];第十二届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2009年
5 秦拯;龚发根;张大方;;一分布式入侵检测系统中告警相关的研究与实现[A];第三届中国测试学术会议论文集[C];2004年
6 潘兵;;标准数字图像相关方法中若干问题的检讨和改进[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
7 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
8 刘战伟;刘宏;郭保桥;谢惠民;;基于数字散斑相关方法的环氧树脂材料冲头加载实验研究[A];力学与工程应用(第十三卷)[C];2010年
9 亢一澜;宋海鹏;肖霞;;三维数字散斑相关方法在大变形变形场测量中的应用[A];第十二届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2009年
10 王怀喜;马少鹏;谢惠民;张东升;戴福隆;;基于数字散斑相关方法的竹炭的破坏行为研究[A];第十二届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 邹向宇;药物品质检测仪器及相关方法研究[D];吉林大学;2006年
2 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
3 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8条
1 周榆;基于贝叶斯网络的因果告警相关方法研究[D];湖南大学;2005年
2 周继红;数字投影散斑相关方法的研究及其应用[D];黑龙江大学;2010年
3 张耿耿;图像相关方法的算法优化与实验研究[D];华中科技大学;2011年
4 谭豪云;数字散斑相关方法研究与应用[D];天津大学;2008年
5 张志锋;图像变换技术在数字散斑相关方法中的应用研究[D];天津大学;2005年
6 吉建民;基于有限元位移模式的数字图像相关方法及其应用研究[D];天津大学;2012年
7 章超;数字图像相关方法在动态测试中的应用[D];中国科学技术大学;2014年
8 安闻川;视频火灾烟雾检测相关方法研究[D];哈尔滨理工大学;2011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
  • 010-62982499
  • 010-62783978