薄板類木質材料力學性能快速測量裝置的製作方法

2023-12-01 00:41:41

專利名稱：：薄板類木質材料力學性能快速測量裝置的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種薄板類木質材料力學性能快速測量裝置，屬於材料力學性能試驗檢測領域。
背景技術：
：.薄板類木質材料是指厚度為l-5mm的纖維板、刨花板、木塑材料板(Wood-fiberplastic)、人造薄木、紙託包裝材料(Pulpmoldedproducts)等。目前應用量龐大，主要用途包括建築材料，如三維輕結構工程木質材料板(3DEngineeredComposites)的基本組件、結構用集成材錶板等；裝飾裝修材料，如非承重的隔牆板、牆板、屋面頂板、車廂等內壁用板、地板、地板鋪裝用墊板等；包裝材料，如貨櫃板、各種包裝箱板；家具材料，如各種臺面、擱板；電器外殼，如音響殼體、電視機殼體等。這類材料目前發展很快，但一直沒有像木材、厚人造板及薄紙那樣有較為成熟的力學性能快速檢測技術、方法和儀器。對大尺寸木材和規格材，兩種非常流行的快速力學性能檢測方法是簡支梁支承振動法和應力波法。兩種方法都用於檢測木材的彈性模量。在振動法中，主要測量木材的振動頻率、尺寸和重量。而應力波法主要測量敲擊波的傳播時間並計算彈性模量。對薄板類木質材料來講，簡支梁支承振動法是不能使用的，因為被測對象重量太輕以致在振動過程中不能與支承間保持良好接觸，從而獲取不到必要的振動信號。同時，振動頻率也非常難於測得，因為為保持與支承接觸，必須使被測對象的振幅非常小。而應力波法由於傳感器不易固定，也難於用於這類材料力學性能的快速測量。本實用新型是基於懸臂梁彎曲變形理論和振動理論，即根據木質材料薄板懸臂梁試件靜態彎曲變形、振動特性與其彈性模量之間的相關關係進行工作。首先對試件自由端施加一個精確的初始位移，同時利用測力傳感器傳感力的大小；再根據懸臂梁靜態彎曲變形理論，利用程序實時計算出試件的靜態彎曲彈性模量(簡稱靜態MOE)。然後釋放試件自由端，使試件產生自由振動，通過雷射傳感器傳感試件的自由振動位移信號，經計算機進行數據採集和處理後，得出試件的動態彎曲彈性模量(簡稱動態MOE)和阻尼比等。
實用新型內容本實用新型的目的是提出一種薄板類木質材料力學性能快速測量裝置，通過薄板類木質材料懸臂梁試件的靜態彎曲變形和自由振動，以及數據信號的分析和計算，測定薄板類木質材料的靜態彎曲彈性模量(靜態MOE)、動態彎曲彈性模量(動態MOE)和振動阻尼比等。本實用新型的技術方案如下本實用新型一種薄板類木質材料力學性能快速測量裝置，主要由兩部分組成機械結構部分和數據處理部分，如圖1所示。機械結構部分的主要功能是試件的夾持、調整、初始位移施加、初始力傳感、激振和振動信號的傳感。在機械結構部分，試件被垂直裝夾，上端夾持，下端自由。試件裝夾部分位置上下可調，適於測量不同長度的試件。雷射傳感器位置可調，適應於不同試件的不同自身原始變形。拉鉤位置水平可調，適於對試件自由端施加不同的初始位移，能精確設定這個初始位移量；在初始位移施加後，測力傳感器可以傳感初始力的大小。另外，在初始位移施加後，拉鉤能迅速釋放試件，實現試件的自由振動。測力傳感器應為小量程、精密力傳感器，雷射傳感器應為高精度位移傳感器。數據處理部分的主要功能是對初始力信號和振動信號的調理、採集、處理、計算出被測試件的靜態彎曲彈性模量、動態彎曲彈性模量和振動阻尼比等。數據處理部分主要由信號調理盒和計算機組成。信號調理盒中有力信號放大器、雷射傳感器振動信號放大器、數據採集卡等。計算機中有用於數據釆集、處理的專用軟體。數據採集、處理軟體可採用任何電腦程式語言編制。1.1測量裝置機械結構部分如圖2所示，測量裝置機械結構又分為四個部分基礎框架部分A、試件裝夾部分B、初始加力部分C、振動傳感部分D。基礎框架部分是整個測量裝置的支持主體。試件裝夾部分可以使試件的一端固定，構成試件懸臂梁彎曲和振動，防止試件發生傾斜和移動。初始加力部分可以有效地給試件自由端提供水平方向的初始位移和初始力，並能通過計算機釆初始力信號，計算靜態MOE。振動傳感部分可以準確地獲取試件懸臂梁振動過程中的位移振動信號並傳送到計算機，計算機通過數據分析、處理，得出動態MOE。如圖3所示，基礎框架部分A主要由底座1和支架14組成；底座1和支架14固定連接；在底座1上固定有直線導軌20，在支架14上固定有直線導軌16;直線導軌20與底座l間，以及直線導軌16與支架14間通過螺釘固定連接。如圖3和圖4所示，試件裝夾部分B由螺釘7、壓蓋8、壓板34、支座15、插銷11(兩個)、彎板12、滑座35等組成。壓蓋8固定在支座15上，支座15固定在滑座35上，滑座35與導軌16構成直線導軌組。滑座35與彎板12固定相連，插銷11插入支架14上的定位孔內，實現整個試件裝夾部分的上下位置的定位和固定。支架14上有四對不同高度的定位孔(a、定位孔l，b、定位孔2，c、定位孔3，d、定位孔4)，每對定位孔對稱分布在直線導軌16兩側(圖3上只顯示了四對定位孔一側位置)。每對定位孔實現"試件裝夾部分"一個垂直位置，即對應一個系列長度的試件；四對不同高度的定位孔實現"試件裝夾部分"四個垂直位置，即對應於四個不同長度的試件系列。根據需要，在不同高度上可增加定位孔，甚至做成連續可調節結構，以適於不同長度試件的測量需求。如圖3和圖5所示，初始加力部分C由滑座23、支座2、絲槓21、測力傳感器3、連接件4、拉鉤5等組成。拉鉤5通過銷軸40與連接件4連接，拉鉤5可以繞銷軸40轉動。銷軸40上套有扭簧37，用於給拉鉤5—個向上的支持力，調節螺釘36可以保持拉鉤5水平。支座2與滑座23固定聯接。壓下拉鉤5，鉤住試件6下端，測力傳感器3會傳感出初始(靜態)力。拉鉤5水平位置的移動可以通過旋轉絲槓21實現。擋板38與支撐座27固定聯接。螺母19和螺母22在拉鉤5的水平位置調整完成後，用來鎖緊絲槓21，保持拉鉤5與支撐座27間的距離固定不變。如圖6所示，振動傳感部分D由雷射傳感器25、上支撐座26、支撐座27、滑座31、絲槓28、支座29等組成。支座29通過四個螺釘30固定在底座1上。雷射傳感器25、上支撐座26、支撐座27、滑座31，四者間通過螺釘固定相連。旋轉絲槓28可以調節雷射傳感器25水平位置。擋板32與支撐座27固定在一起。1.2測量裝置數據處理部分測量裝置的數據處理部分主要由信號調理盒和計算機組成。1.2.1信號調理盒如圖7所示，信號調理盒由力信號放大器、雷射傳感器振動信號放大器、數據採集卡、直流電源等組成。力信號放大器和振動信號放大器要分別與所選用的力傳感器和雷射傳感器配套，一般要求傳感器廠商與傳感器一起配套提供。數據採集卡分別與兩個放大器相連，同時與計算機聯接；直流電源分別與兩個放大器相連，為兩個放大器提供一定電壓的直流供電。直流供電電壓根據所選傳感器和放大器的要求而定。本實用新型一種薄板類木質材料力學性能快速測量方法，具體為如下步驟(1)精確設定初始位移值。5調整"試件裝夾部分B"的垂直位置，選擇一個表面光潔的金屬板，將金屬板裝夾到測量裝置上；微調雷射傳感器25水平位置，至其輸出電壓為0;調整拉鉤5的水平位置，初步測量金屬板左側面與拉鉤5內槽左邊沿的距離；保持拉鉤5與支撐座27間的距離固定不動；再次精確測量金屬板左側面與拉鉤5內槽左邊沿的距離；這個距離值就是試件自由端的初始位移值A。(2)裝夾試件。根據不同試件長度，調整"試件裝夾部分B"的高度，將試件6裝夾在測量裝置上。(3)設定測量結果存儲目錄和文件名，輸入試件基本參數。打開軟體，設定測量結果存儲目錄和文件名，輸入被測試件基本參數；試件基本參數包括試件編號(名稱)，試件寬度6(mm)，試件厚度/(mm)，試件總長度Z(mm)，試件自由端初始位移A(mm)，試件質量M(g)。軟體自動計算試件懸臂長度/為試件總長度丄減去夾持長度50mm。(4)雷射傳感器位移輸出調零。為消除試件裝夾後，其自身原始變形對測量的影響，正式測量前需要將雷射傳感器零點對準試件左側面。點擊軟體界面上"開始調零"圖標。軟體採集、顯示雷射傳感器輸出的位移信號，通過旋轉絲槓28，微調雷射傳感器25水平位置，至其輸出電壓為O。點擊軟體界面上"停止調零"圖標。(5)測量靜態MOE。手動將試件底部右移，並將其掛在拉鉤5上。相當於給試件自由端施加一個初始位移A。點擊"開始測量"圖標。軟體採集初始位移力信號戶，採集時間為1至幾秒鐘；計算靜態MOE，顯示測量結果。(6)測量動態MOE。靜態MOE測量結果顯示後，拉鉤5向下移開，釋放試件6自由端，試件自由振動。雷射傳感器25傳感振動位移，軟體自動識別振動信號，並採集、顯示振動位移信號，採集時間為數秒鐘，計算動態MOE。具體信號分析、處理內容包括(l)計算有阻尼一階固有頻率力，(2)計算阻尼比f，(3)計算無阻尼一階固有頻率/，(4)計算試件動態MOE。(7)存儲、顯示測量結果。軟體自動存儲被測試件測量結果，包括試件編號(名稱)、靜態彎曲彈性模量(靜態MOE)、動態彎曲彈性模量(動態MOE)、振動阻尼比、有阻尼一階固有頻率力和無阻尼一階固有頻率/。軟體自動顯示被測試件三個測量結果靜態MOE(先顯示於第(5)步結束時)、動態MOE和振動阻尼比。至此，一個測量過程完畢。本實用新型一種薄板類木質材料力學性能快速測量裝置，其優點及功效在於能快速、方便地測定薄板類木質材料的力學性能，包括靜態彎曲彈性模量(靜態MOE)、動態彎曲彈性模量(動態MOE)、振動阻尼比、有阻尼一階固有頻率/^和無阻尼一階固有頻率/。與傳統測量裝置和方法(三點或四點彎曲測量、拉伸測量等)相比，本實用新型的薄板類木質材料力學性能快速測量的測量裝置及測量方法，節約了時間、成本，操作簡便。圖1所示為本實用新型裝置組成框圖圖2所示為本實用新型裝置機械結構部分示意圖(一)圖3所示為本實用新型裝置機械結構部分示意圖(二)圖4所示為本實用新型裝置之試件裝夾部分結構示意圖圖5所示為本實用新型裝置之初始加力部分結構示意圖圖6所示為本實用新型裝置機械結構部分示意圖(三)圖7所示為本實用新型裝置之信號調理盒組成框圖圖8所示為測量裝置軟體流程圖圖9所示為試件初始變形、初始力示意圖。圖中具體標號及符號說明如下圖1中+代表位置可調A、基礎框架部分B、試件裝夾部分C、初始加力部分D、振動傳感部分a、定位孔1b、定位孔2c、定位孔3d、定位孔41、底座2、支座3、測力傳感器4、連接件5、拉鉤6、試件7、螺釘8、壓蓋9、螺釘10、螺釘11、插銷12、彎板13、限位螺釘14、支架15、支座16、直線導軌17、限位螺釘18、螺釘19、螺母20、直線導軌721、絲槓22、螺母23、滑座24、限位螺釘25、雷射傳感器26、上支撐座27、支撐座28、絲槓29、支座30、螺釘31、滑座32、擋板33、螺釘34、壓板35、滑座36、調節螺釘37、扭簧38、擋板39、螺釘40、銷軸41、螺釘42、信號調理盒43、計算機44、力信號放大器45、振動信號放大器46、直流電源47、數據採集卡具體實施方式以下結合附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步說明。本實用新型一種薄板類木質材料力學性能快速測量裝置，主要由兩部分組成機械結構部分和數據處理部分，如圖l所示。機械結構部分的主要功能是試件的夾持、調整、初始位移施加、初始力傳感、激振和振動信號的傳感。在機械結構部分，試件被垂直裝夾，上端夾持，下端自由。試件裝夾部分位置上下可調，適於測量不同長度的試件。雷射傳感器位置可調，適應於不同試件的不同自身原始變形。拉鉤位置水平可調，適於對試件自由端施加不同的初始位移，能精確設定這個初始位移量；在初始位移施加後，測力傳感器可以傳感初始力的大小。另外，在初始位移施加後，拉鉤能迅速釋放試件，實現試件的自由振動。測力傳感器應為小量程、精密力傳感器，如可採用航天701研究所製造的懸臂式測力傳感器，型號BK-5D，量程3Kg，精度0.05%。雷射傳感器應為高精度位移傳感器，如可採用日本產SUNX(視神)，型號ANR1250雷射傳感器+ANR5131放大器(控制器)。數據處理部分的主要功能是對初始力信號和振動信號的調理、採集、處理、計算出被測試件的靜態彎曲彈性模量、動態彎曲彈性模量和振動阻尼比等。數據處理部分主要由信號調理盒和計算機組成。信號調理盒中有力信號放大器、雷射傳感器振動信號放大器、數據採集卡等。數據採集卡為一般16位的數據採集卡，如可採用美國NI公司生產的NI-USB2008數據採集卡。計算機中有用於數據採集、處理的專用軟體。數據釆集、處理軟體可採用任何電腦程式語言編制，若採用Labview虛擬儀器語言編制會更方便。測量裝置機械結構部分如圖2所示，測量裝置機械結構又分為四個部分基礎框架部分A、試件裝夾部分B、初始加力部分C、振動傳感部分D。基礎框架部分是整個測量裝置的支持主體。試件裝夾部分可以使試件的一端固定，構成試件懸臂梁彎曲和振動，防止試件發生傾斜和移動。初始加力部分可以有效地給試件自由端提供水平方向的初始位移和初始力，並能通過計算機採初始力信號，計算靜態MOE。振動傳感部分可以準確地獲取試件懸臂梁振動過程中的位移振動信號並傳送到計算機，計算機通過數據分析、處理，得出動態MOE。如圖3所示，基礎框架部分A主要由底座1和支架14組成；底座1和支架14間通過四個螺釘18固定連接；在底座1上固定有直線導軌20，在支架14上固定有直線導軌16;直線導軌20與底座1間，以及直線導軌16與支架14間通過螺釘固定連接。如圖3和圖4所示，試件裝夾部分B由螺釘7、壓蓋8、壓板34、支座15、插銷11(兩個)、彎板12、滑座35等組成。壓蓋8通過四個螺釘9固定在支座15上，支座15通過四個螺釘固定在滑座35上，滑座35與導軌16構成直線導軌組。旋轉螺釘7，向壓板34加力，將試件6壓在支座15上。滑座35與彎板12通過兩個螺釘10固定相連，插銷11插入支架14上的定位孔內，實現整個試件裝夾部分的上下位置的定位和固定。支架14上有四對不同高度的定位孔(a、定位孔l，b、定位孔2，c、定位孔3，d、定位孔4)，每對定位孔對稱分布在直線導軌16兩側(圖3上只顯示了四對定位孔一側位置)。每對定位孔實現"試件裝夾部分"一個垂直位置，即對應一個系列長度的試件；四對不同高度的定位孔實現"試件裝夾部分"四個垂直位置，即對應於四個不同長度的試件系列。根據需要，在不同高度上可增加定位孔，甚至做成連續可調節結構，以適於不同長度試件的測量需求。如圖3和圖5所示，初始加力部分C由滑座23、支座2、絲槓21、測力傳感器3、連接件4、拉鉤5等組成。拉鉤5通過銷軸40與連接件4連接，拉鉤5可以繞銷軸40轉動。銷軸40上套有扭簧37，用於給拉鉤5—個向上的支持力，調節螺釘36可以保持拉鉤5水平。支座2與滑座23間通過四個螺釘41固定聯接。壓下拉鉤5，鉤住試件6下端，測力傳感器3會傳感出初始(靜態)力。拉鉤5水平位置的移動可以通過旋轉絲槓21實現。擋板38通過兩個螺釘39與支撐座27固定聯接。螺母19和螺母22在拉鉤5的水平位置調整完成後，用來鎖緊絲槓21，保持拉鉤5與支撐座27間的距離固定不變。如圖6所示，振動傳感部分D由雷射傳感器25、上支撐座26、支撐座27、滑座31、絲槓28、支座29等組成。支座29通過四個螺釘30固定在底座1上。雷射傳感器25、上支撐座26、支撐座27、滑座31，四者間通過螺釘固定相連。旋轉絲槓28可以調節雷射傳感器25水平位置。擋板32通過兩個螺釘33與支撐座27固定在一起。測量裝置數據處理部分測量裝置的數據處理部分主要由信號調理盒42和計算機43組成。信號調理盒如圖7所示，信號調理盒42由力信號放大器44、雷射傳感器振動信號放大器45、數據採集卡47、直流電46等組成。力信號放大器44和振動信號放大器45要分別與所選用的力傳感器和雷射傳感器配套，一般要求傳感器廠商與傳感器一起配套提供。兩放大器輸出均為模擬電壓，最大輸出值一般要求為土5V。數據採集卡為一般16位的數據採集卡，如可釆用美國NI公司生產的NI-USB2008數據採集卡。數據採集卡47分別與兩個放大器相連，同時通過USB數據線與計算機的USB接口聯接；直流電源46分別與兩個放大器相連，為兩個放大器提供一定電壓的直流供電。直流供電電壓根據所選傳感器和放大器的要求而定，例如，航天701研究所製造的型號BK-5D懸臂式測力傳感器，需要的直流供電電壓為il2V;日本SUNX(視神)的ANR1250雷射傳感器與ANR5131放大器組合，需要的直流供電電壓為12~24V。軟體流程計算機中有用於信號採集、分析、處理的專用軟體。軟體流程圖如圖8所示。該軟體可採用任何電腦程式語言編制，若採用Labview虛擬儀器語言編制會更方便。裝夾試件後，打開軟體。設定測量結果存儲目錄和文件名，輸入被測試件基本參數。試件基本參數包括試件編號(名稱)，試件寬度Mmm)，試件厚度Wmm)，試件總長度丄(mm)，試件自由端初始位移A(mm)，試件質量M(g)。軟體自動計算試件懸臂長度/為試件總長度丄減去夾持長度50mm。點擊軟體界面上"開始調零"圖標。軟體採集、顯示雷射傳感器輸出的位移信號，調整雷射傳感器水平位置，至其輸出電壓為O。點擊軟體界面上"停止調零"圖標。對試件自由端施加初始位移A，點擊"開始測量"圖標。軟體採集初始力信號P，計算靜態MOE。釋放試件自由端，軟體釆集、顯示雷射傳感器傳感的試件自由振動信號；分析、處理信號(1)計算有阻尼一階固有頻率^(2)計算阻尼比，(3)計算無阻尼一階固有頻率/，(4)計算試件動態MOE。存儲、顯示結果靜態MOE、動態MOE、阻尼比等。至此，完成一個試件的一次測試過程。本實用新型一種薄板類木質材料力學性能快速測量方法，具體步驟如下(1)精確設定初始位移值。調整"試件裝夾部分B"的垂直位置至a(定位孔l)。選擇一個專門加工的，尺寸為140X50X1.5mm(長X寬X厚)，表面光潔的金屬板。擰動螺釘7，將金屬板裝夾到測量裝置上。點擊軟體界面上"開始調零"圖標。軟體採集、顯示雷射傳感器輸出的位移信號，通過旋轉絲槓28，微調雷射傳感器25水平位置，至其輸出電壓為0。點擊軟體界面上"停止調零"圖標。鬆開螺母19和螺母22，通過旋轉絲槓21，調整拉鉤5的水平位置，初步測量金屬板左側面與拉鉤5內槽左邊沿的距離。待拉鉤5的水平大致位置調整完成後，擰緊螺母19和螺母22，鎖緊絲槓21，保持拉鉤5與支撐座27間的距離固定不動。再次精確測量金屬板左側面與拉鉤5內槽左邊沿的距離。記下這個距離值，這個值就是後面力學性能測量過程中，試件自由端的初始位移值A。在一次設定完成後，初始位移值A即固定下來，測量任何試件的初始位移都是這個值。待需要改變初始位移值A時，就重新執行這一步操作。(2)裝夾試件6。根據不同試件長度，調整"試件裝夾部分"的高度。擰動螺釘7，將試件6裝夾在測量裝置上。為簡化試件6準備工作，根據試件厚度不同，試件長度取四種不同尺寸，但試件寬度均為50mm。具體試件尺寸規格見表l。本測量裝置可測量最大試件尺寸(長X寬X厚)為500X50X8.6mm。試件夾持長度均為50mm。tableseeoriginaldocumentpage11(3)設定測量結果存儲目錄和文件名，輸入試件基本參數。打開軟體，設定測量結果存儲目錄和文件名，輸入被測試件基本參數。試件基本參數包括試件編號(名稱)，試件寬度6(=50mm)，試件厚度/(mm)，試件總長度Z(mm)，試件自由端初始位移A(mm)，試件質量M(g)。軟體自動計算試件懸臂長度/為試件總長度丄減去夾持長度50mm。(4)雷射傳感器位移輸出調零。為消除試件裝夾後，其自身原始變形對測量的影響，正式測量前需要將雷射傳感器零點對準試件左側面。點擊軟體界面上"幵始調零"圖標。軟體採集、顯示雷射傳感器輸出的位移信號，通過旋轉絲槓28,微調雷射傳感器25水平位置，至其輸出電壓為O。點擊軟體界面上"停止調零"圖標。(5)測量靜態MOE。手動將試件底部右移，並將其掛在拉鉤5上。相當於給試件自由端施加一個初始位移△。點擊"開始測量"圖標。軟體採集初始位移力信號i5，採集時間為1至幾秒鐘；計算靜態MOE，顯示測量結果。試件靜態MOE測量、計算原理如下如圖9所示，靜態彈性模量￡=^。式中，戶為初始靜態力(N)，A為加載點位移量偷3(m)，/為懸臂梁懸出(非被裝夾)部分長度(m)，6為試件寬度(m)，f為試件厚度(m)。(6)測量動態MOE。靜態MOE測量結果顯示後，拉鉤5向下移開，釋放試件6自由端，試件自由振動。雷射傳感器25傳感振動位移，軟體自動識別振動信號，並採集、顯示振動位移信號，採集時間為數秒鐘，計算動態MOE。具體信號分析、處理內容包括(l)計算有阻尼一階固有頻率力，(2)計算阻尼比(T，(3)計算無阻尼一階固有頻率/，(4)計算試件動態MOE。具體信號分析、處理原理如下。有阻尼一階固有頻率力，由快速傅立葉變換算法對採集到的振動信號處理得到。阻尼比《=,^。式中，r5為自由振動振幅對數減縮；其計算式為c^^^ln^。其中，A為在振動衰減波形曲線上，選取的第1個振幅；A為在振動衰減波形曲線上，選取的第n個振幅。在有了有阻尼一階固有頻率力和阻尼比f後，無阻尼一階固有頻率的計算公式為/=~7^。最後，動態彈性模量五=12/^^^。式中，為密度(Kg/m3)，/為無阻尼一階固有頻率(Hz)，/為懸臂梁懸出(非被裝夾)部分長度(m)，/為試件厚度(m)。而試件密度/=!。式中，M為試件質量(kg)，6為試件寬度(m)，丄為試件總長度(m)。&丄(7)存儲、顯示測量結果。軟體自動存儲被測試件測量結果，包括試件編號(名稱)、靜態彎曲彈性模量(靜態MOE)、動態彎曲彈性模量(動態MOE)、振動阻尼比、有阻尼一階固有頻率^和無阻尼一階固有頻率/。除非重新設定存儲目錄和文件名，否則新測定結果繼續寫入前面文件結尾處。軟體自動顯示被測試件三個測量結果，包括靜態MOE(先顯示於第(5)步結束時)、動態MOE和振動阻尼比。至此，一個測量過程完畢。如不改變初始位移值A，下個測量過程從步驟(2)開始即可。12如果試件本身存在一定的彎曲或扭曲變形，或在試件長度方向上力學性質分布不一致，則測量結果會出現變動。推薦針對一個試件，進行左右、正反面四次測定，然後取四次測量結果的平均值作為試件彈性模量值。如果一個批次試件中隨機抽樣的多個試件的四次測量結果差別很小，對該批次其它試件可只測量一次。實施例一下面結合一個試件的一次測量，說明測量裝置和測量過程的具體實施方式。試件材質為中密度板(MDF)，試件尺寸(長X寬X厚)為340X50X3.7mm。計算機中用於信號採集、分析、處理的專用軟體採用Labview虛擬儀器語言編制。(1)精確設定初始位移值。調整"試件裝夾部分"的垂直位置至"定位孔1"。選擇一個專門加工的，尺寸為140X50X1.5mm(長X寬X厚)，表面光潔的金屬板，裝夾到測量裝置上。點擊軟體界面上"開始調零"圖標。軟體採集、顯示雷射傳感器輸出的位移信號，通過旋轉絲槓28，微調雷射傳感器25水平位置，至其輸出電壓為0。點擊軟體界面上"停止調零"圖標。鬆開螺母19和螺母22，通過旋轉絲槓21，調整拉鉤5的水平位置，初步測量金屬板左側面與拉鉤5內槽左邊沿的距離。待拉鉤5的水平大致位置調整完成後，擰緊螺母19和螺母22，鎖緊絲槓21，保持拉鉤5與支撐座27間的距離固定不動。再次精確測量金屬板左側面與拉鉤5內槽左邊沿的距離為12mm。這個值就是後面實際測量過程中，試件自由端初始位移值A=12mm。(2)裝夾試件。調整"試件裝夾部分"的垂直位置至"定位孔3"。擰動螺釘7，將試件裝夾在測量裝置上。試件夾持長度為50mm。(3)輸入試件基本參數。打開軟體，設定測量結果存儲目錄和文件名，輸入被測試件基本參數。輸入的試件基本參數包括試件編號=MDF3.7-1，試件寬度6-50mm,試件厚度f二3.7mm，試件總長度￡=340mm，試件自由端初始位移△=50mm，試件質量M:48.5g。軟體自動計算試件懸臂長度/為290mm。(4)雷射傳感器位移輸出調零。點擊軟體界面上"開始調零"圖標。軟體釆集、顯示雷射傳感器輸出的位移信號，通過旋轉絲槓28，微調雷射傳感器25水平位置，至其輸出電壓為O。點擊軟體界面上"停止調零"圖標。(5)測量靜態MOE。手動將試件底部右移，並將其掛在拉鉤5上。相當於給試件自由端施加一個初始位移A=12mm。點擊"開始測量"圖標。軟體採集初始位移力信號P，採集時間為l秒鐘；計算靜態MOE-3.55GPa。(6)測量動態MOE。拉鉤5向下移開，釋放試件自由端，試件自由振動。雷射傳感器25傳感振動位移，計算機採集、顯示振動位移信號，採集時間為3秒鐘，計算動態MOE。具體信號分析、處理結果為(1)有阻尼一階固有頻率力=15.891Hz，(2)振動阻尼比^"=0.075，(3)無阻尼一階固有頻率/=15.892Hz，(4)被測試件動態MOE=3.75GPa。(7)存儲、顯示測量結果。軟體自動存儲被測試件測量結果，包括試件編號(名稱^MDF3.7-1、靜態MOE:3.55GPa、動態MOE=3.75GPa、振動阻尼比0.075、有阻尼一階固有頻率力=15.891Hz和無阻尼一階固有頻率/=15.892Hz。軟體自動顯示被測試件三個測量結果。包括:靜態MOE=3.55GPa、動態MOE=3.75GPa和振動阻尼比<^=0.075。權利要求1、一種薄板類木質材料力學性能快速測量裝置，其特徵在於該裝置由兩部分組成機械結構部分和數據處理部分，所述的機械結構部分又分為四個部分基礎框架部分(A)、試件裝夾部分(B)、初始加力部分(C)、振動傳感部分(D)；基礎框架部分(A)由底座(1)和支架(14)組成；底座(1)和支架(14)固定連接；在底座(1)上固定有直線導軌(20)，在支架(14)上固定有直線導軌(16)；直線導軌(20)與底座(1)間，以及直線導軌(16)與支架(14)間通過螺釘固定連接；試件裝夾部分(B)由螺釘(7)、壓蓋(8)、壓板(34)、支座(15)、插銷(11)、彎板(12)、滑座(35)組成；壓蓋(8)固定在支座(15)上，支座(15)固定在滑座(35)上，滑座(35)與導軌(16)構成直線導軌組；滑座(35)與彎板(12)固定相連，插銷(11)插入支架(14)上的定位孔內，實現整個試件裝夾部分的上下位置的定位和固定；支架(14)上有四對不同高度的定位孔，每對定位孔對稱分布在直線導軌(16)兩側；初始加力部分(C)由滑座(23)、支座(2)、絲槓(21)、測力傳感器(3)、連接件(4)、拉鉤(5)組成；拉鉤(5)通過銷軸(40)與連接件(4)連接，拉鉤(5)可以繞銷軸(40)轉動；銷軸(40)上套有扭簧(37)，用於給拉鉤(5)一個向上的支持力，調節螺釘(36)可以保持拉鉤(5)水平；支座(2)與滑座(23)固定聯接；拉鉤(5)水平位置的移動可以通過旋轉絲槓(21)實現；擋板(38)與支撐座(27)固定聯接；螺母(19)和螺母(22)在拉鉤(5)的水平位置調整完成後，用來鎖緊絲槓(21)，保持拉鉤(5)與支撐座(27)間的距離固定不變；振動傳感部分(D)由雷射傳感器(25)、上支撐座(26)、支撐座(27)、滑座(31)、絲槓(28)、支座(29)組成；支座(29)固定在底座(1)上；雷射傳感器(25)、上支撐座(26)、支撐座(27)、滑座(31)，四者間通過螺釘固定相連；旋轉絲槓(28)調節雷射傳感器(25)水平位置；擋板(32)與支撐座(27)固定在一起；所述的數據處理部分包括信號調理盒(42)及計算機(43)；信號調理盒(42)由力信號放大器(44)、雷射傳感器振動信號放大器(45)、數據採集卡(47)、直流電源(46)組成；數據採集卡分別與兩個放大器相連，同時通過USB數據線與計算機的USB接口聯接；直流電源分別與兩個放大器相連，為兩個放大器提供一定電壓的直流供電。專利摘要本實用新型涉及一種薄板類木質材料力學性能快速測量裝置，由兩部分組成機械結構部分和數據處理部分，機械結構部分又分為四個部分基礎框架部分、試件裝夾部分、初始加力部分、振動傳感部分；數據處理部分包括信號調理盒及計算機；本實用新型的測量方法主要有以下幾個步驟(1)精確設定初始位移值；(2)裝夾試件；(3)設定測量結果存儲目錄和文件名，輸入試件基本參數；(4)雷射傳感器位移輸出調零；(5)測量靜態MOE；(6)測量動態MOE；(7)存儲、顯示測量結果。本實用新型能快速、方便地測定薄板類木質材料的力學性能，與傳統測量裝置和方法相比，本實用新型的薄板類木質材料力學性能快速測量的測量裝置及測量方法，節約了時間、成本，操作簡便。文檔編號G01N19/00GK201344893SQ200920105840公開日2009年11月11日申請日期2009年2月20日優先權日2009年2月20日發明者張厚江,郭志仁申請人:北京林業大學;張厚江