横向振动法测试木质材料动态弯曲弹性模量方法

横向振动法测试木质材料动态弯曲弹性模量方法

国家标准 GB/T29895一2013 横向振动法测试木质材料动态 弯曲弹性模量方法 Standardtestmethodsfornondestruetiveevaluationofwo0od-basedfilexural membersusingtransversevibration 2013-11-12发布 2014-04-11实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T29895一2013 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由国家林业局提出 本标准由全国木材标准化技术委员会结构用木材分技术委员会(SAC/TC41/sC4)归口 本标准起草单位:华南农业大学、林业科学研究院木材工业研究所、苏州皇家整体住宅系统股 份有限公司、国家家具产品质量监督检验中心(广东) 本标准主要起草人;胡传双,周海宾,殷亚方、,费本华、任海青,倪竣,云虹,王婷,赵荣军,黄泳,朱进、 文伟,袁纳新、周建徽
GB/T29895一2013 横向振动法测试木质材料动态 弯曲弹性模量方法 范围 本标准规定了横向振动法测试木质材料动态弯曲弹性模量的方法 本标准适用于具有实心矩形截面的木质材料 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T1931木材含水率测定方法 GB/T17657人造板及饰面人造板理化性能试验方法 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 横向振动 tranSverSevibration 由简支梁跨距中点处初始微小竖向位移或其他激振源引起,激振和拾振方向均与试件长度方向相 垂直的振动 基模振动fundamentalmodeofvibration 由简支梁跨距中点处垂直于轴向的微小竖向位移产生的横向振动,如图1所示 基模横向叛动 跨距s9) 试件长度L 图1基模横向振动示意图 测试系统 4.1概述 测试系统主要组成为支承装置、激振装置和拾振系统
GB/T29895一2013 4.2支承装置 4.2.1支承 支承装置满足简支梁自由阻尼振动支撑条件，一端为刀口型支撑,一端为点状支撑,在被测试件的 两端提供垂直方向的支承 应确保支承装置不会损坏与其接触处的试件表面,支承条件应限制试件的 横向移动,但不会约束试件的纵向平动和转动 4.2.2支承几何条件 确保支承面与支承试件的接触面紧密平行接触 4.2.3侧向支承 不允许使用侧向支承,如果试件在没有侧向支承的条件下不能保持稳定,则不宜采用本方法进行 测试 4.2.4支承跨距 试件两端的支点应沿试件长度方向的几何中心完全对称,试件两端伸出支点的悬臂长度应相等 在对测试数据进行计算分析时,支承跨距(s)和试件长度(L)之比应不小于0.98 考虑到测试的可操作 性,试件两端伸出支点的悬臂长度一般应不小于25.0mm. 4.3激振装置 激振源应保证试件能够产生如图1所示的基模横向振动 采用手动方式在跨距中点处锤击激振 时,锤头材质宜选用橡皮材料,要确保仅产生横向振动而不会产生侧向扭转振动,保持锤击力度适中,避 免产生连击 当试件刚度较大而不宜采用手动方式锤击激振时,可采用在跨距中点处悬重方式产生初 始竖向微小位移,突然去除悬重后要确保仅产生横向振动而不会产生侧向扭转振动 4.4拾振系统 4.4.1力传感器拾振系统 测试横向振动信号的压电力传感器使用前根据出厂说明书进行校准 在被测试件的一端或两端安 装压电力传感器,压电力传感器频率响应范围为0.2Hz一1kHz,以500Ha采样频率采集试件支承处 因横向振动而导致的支反力信号的历时变化,通过对力信号进行傅里叶变换可得到横向振动的第一阶 固有频率 4.4.2加速度传感器拾振系统 测试横向振动信号的加速度传感器使用前应根据出厂说明书进行校准 在被测试件跨距中点安装 加速度传感器,加速度传感器频率响应范围为0.2Hz1kHz 以500Hz采样频率采集跨距中点处的 振动信号的历时变化,通过对振动信号进行傅里叶变换可得到横向振动的第一阶固有频率 5 测试试件 5 试件应为矩形截面实心构件,截面尺寸范围为8mm~285mm, ,试件的截面形状和尺寸在整个长 度方向上应保持一致 如果存在钝棱等影响试件尺寸和形状一致性的缺陷,应在测试报告中予以说明 2 5. 跨高比应不小于20.
GB/T29895一2013 5.3试件含水率不应超过18% 锯材试件含水率依据GB/T1931进行测试,同时应标明试件达到测 试时的含水率状态所采用的干燥措施,如经过长期调湿、窑干、气干或未知干燥情况等信息 木质结构 用复合材含水率依据GB/T17657进行测试 测试过程 6.1校准 在测试开始前,所用测试系统应采用标准附件进行系统校准 一般标准附件可采用截面为矩形的 标准铝合金棒,铝合金棒的名义弹性模量应已通过静态测试方法标定 采用同一标准附件对测试系统进行校准时,应至少重复测试3次,平均误差应不大于1.0% 激振 微振方法应遵照4.3中有关激振的规定 为了避免激操方法对测试结果的影响每个试件应至少 重复测试3次,以消除不正确激振导致的误差，结果取平均值 弹性模量的计算 6.3.1基本公式 基于横向振动共振频率的弹性模量计算方法如式(1)所示 f'w(S E K. 式中: E -横向振动测算的弹性模量,单位为兆帕MPa); 第一阶固有频率,单位为赫兹(Hz); 试件重量,单位为牛顿(N); 7e S 支承跨距,单位为毫米(mm); K -简支梁自由振动常数,Ki=2.471 试件截面惯性矩,单位为四次方毫米(mm'),I一h'/12: 试件宽度,单位为毫米mm); 试件高度,单位为毫米(n mm; 重力加速度,，g=9807mm/s A 6.3.2数据分析 6.3.2.1测试结果应标明弹性模量E的计算是基于标准截面尺寸还是基于各测试试件实际截面尺寸 2 6.3.2. 测试结果应标明测试环境对测试结果的影响 室内测试环境保持温度(20士2)C和湿度 65士5)% 现场测试环境避免日光照射,同一批(组)试件在测试过程中应尽可能保持温湿度和风速环 境的一致,温度变化范围为士5C,湿度变化范围为士10%,风速应小于5m/s,同时避免外界振动以及 电源噪声等的不利影响 测试报告 7.1测试报告应详细描述测试过程包括仪器校准的过程,确保测试过程的可重复性 对可能影响测试 所得弹性模量的偏差因素进行充分描述,可有助于测试数据的可比性
GB/T29895一2013 7.2报告中应包括以下内容: 设备的描述应包括设备制造商信息,型号和校准方法等; -测试设置应详细描述试件支承条件和试件表面信息等 详细描述仪器校准和测试环境的温湿度环境,尽量保证在测试期间测试环境的一致性; 详细描述校准所用标准试件和过程; -测试数据的单位使用国际单位制,确保精度和偏差 -如对测试数据进行调整,需详细描述数据的调整和修正

横向振动法测试木质材料动态弯曲弹性模量方法GB/T29895-2013

动态弯曲弹性模量是描述材料在受到弯曲载荷时变形与应力之间关系的重要参数，对于木质材料而言尤其重要。为了准确测试木质材料的动态弯曲弹性模量，国家制定了一系列测试标准，其中横向振动法被广泛应用。

横向振动法是利用矩形木条在两个支点上自由悬挂，并以横向振动方式施加周期性载荷来测试材料的弯曲弹性模量。具体步骤如下：

• 选择符合标准要求的样品进行测试。
• 将样品按照标准要求的尺寸和形状切割成木条。
• 在两个支点上将木条自由悬挂。
• 以横向振动方式施加周期性载荷，通过测试仪器记录下载荷和振动的数据。
• 根据标准公式计算出木质材料的动态弯曲弹性模量。

该方法具有精度高、操作简便、实验周期短等优点，同时还能够对材料的力学性能进行直接测定。因此，在木材、人造板材、竹材等领域广泛应用。

需要注意的是，在进行测试前要对试验设备进行校准，以保证测试结果的准确性。同时，为了得到更加准确和可靠的测试结果，建议在测试过程中重复多次，然后取平均值作为最终结果。

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