CN108956328A - 一种竹材柔韧性表征方法 - Google Patents

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陈红
陈复明
程海涛
魏鑫
张雨湉
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International Center for Bamboo and Rattan
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Abstract

本发明公开了一种竹材柔韧性表征方法，将声发射器、数字散斑、马达和传感器与夹具组合为一体，通过对竹片弯曲过程中不同频率、声音以及造成形变的力与形变量的数据收集，可在竹片弯曲变形后就能有效了解竹片在此过程中不同结构发生的变化，以充分了解它高强高柔韧性与结构之间的关系，也有利于根据其内部不同结构的性能更好地进行应用。还可辅助微CT清楚地记录下竹片弯曲时的图像，进一步获取竹材高强高柔韧性的结构学机理。本发明操作起来简单，也无需费力，得到的数据很实用。

Description

一种竹材柔韧性表征方法
技术领域
本发明涉及竹材结构测试领域，具体涉及一种竹材柔韧性表征方法。
背景技术
目前，国内外对竹材力学性能的研究多数集中在宏观水平以及竹材力学性能与纤维体积分数与关系层面上。竹材壁层力学性能具有明显的梯度特性，从竹青到竹黄，竹材的宏观力学性能随着纤维含量的降低而减小，断裂模式也相应发生变化。在组织水平上，研究人员多数通过竹片拉伸或压缩的方法，利用复合材料经典的混合定律间接求得竹维管束和薄壁组织的力学性能；少量学者能通过纯手工机械剥离的方法得到单根维管束单元，进而测得其力学性能。有人认为竹子是一种独特的长纤维增强薄壁组织、多孔隙木质素-纤维素天然复合材料，并对不同竹种的解剖结构(维管束、纤维形貌)开展了广泛研究，而关于竹材为何具有高弯曲柔韧性的深入系统研究鲜见。有研究证明了薄壁组织的存在对于竹子的弯曲柔韧性极为重要，但并未就薄壁细胞的变形能力、多孔结构协同变形机制与竹子弯曲性能的内在关系开展深入研究。相对于木材弯曲度小、易脆性破坏，竹子承受风载雪压弯曲时，竹纤维处于受拉状态而薄壁组织和孔隙结构处于受压状态，不易折断，故认为维管束-薄壁细胞梯度结构的协同变形能力可能对竹子的高弯曲柔韧性有直接贡献。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种竹材柔韧性表征方法，通过对竹片弯曲过程中不同频率、声音以及造成形变的力与形变量的数据收集，还可辅助微CT一同使用，记录竹片弯曲的整个过程，即可有效了解竹片在弯曲变形过程中不同结构发生的变化，建立竹材结构与柔韧性的内在关系，获得竹材高强高柔韧性的结构学机理。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种竹材柔韧性表征方法，包括如下步骤：
S1、测试准备阶段
将两夹具分别安装在L形底座的侧边内侧和安装块的内侧上，并使得安装块与L形底座的底边滑接；
将竹片的两端分别通过夹具夹持，使其稳定的安装在L形底座的上方，然后在竹片上安装声发射收集器；
S2、测试阶段
通过马达驱动安装块在L形底座的底边上滑动，从而使得竹片弯曲，同时在竹片中间点的位置进行数字散斑投射，通过传感器进行竹片在弯曲过程中受力参数的采集，通过数字散斑投射进行竹片弯曲时，其中心点的位移，得出竹片的变形量；同时通过声发射收集器进行竹片在弯曲过程中声音频率的采集，从而实现竹片各结构发生的变化参数的获取。
进一步地，在测试阶段，可将L形底座放置在CT扫描腔中，通过马达驱动安装块在L形底座的底边上滑动，从而可以清楚看到竹片弯曲过程中竹片内部结构的变化。
进一步地，所述L形底座的底边上顶面开设有一水平滑槽。
进一步地，所述夹具通过安装轴对称安装在所述L形底座的侧边和安装块上，可旋转角度为180°。
进一步地，所述马达安装在所述安装块的外壁上，用于驱动安装块沿着水平滑槽滑动。
进一步地，所述传感器安装于所述马达与安装块之间，通过螺栓和螺母安装于安装块外侧壁上。
本发明具有以下有益效果：
本发明将声发射器、数字散斑、马达和传感器与夹具组合为一体，通过对竹片弯曲过程中不同频率、声音以及造成形变的力与形变量的数据收集，可在竹片弯曲变形后就能有效了解竹片在此过程中不同结构发生的变化，以充分了解它高强高柔韧性与结构之间的关系，也有利于根据其内部不同结构的性能更好地进行应用。还可辅助微CT清楚地记录下竹片弯曲时的图像，进一步获取竹材高强高柔韧性的结构学机理。本发明操作起来简单，也无需费力，得到的数据很实用。
附图说明
图1为本发明实施例中L形底座、安装块、夹具以及竹片的连接结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种竹材柔韧性表征方法，包括如下步骤：
S1、测试准备阶段
如图1所示，将两夹具2分别安装在L形底座的侧边内侧和安装块的内侧上，并使得安装块与L形底座的底边滑接；
将竹片的两端分别通过夹具夹持，使其稳定的安装在L形底座的上方，然后在竹片上安装声发射收集器；所述L形底座1的底边上顶面开设有一水平滑槽。所述夹具通过安装轴对称安装在所述L形底座1的侧边和安装块3上，可旋转角度为180°。所述马达4安装在所述安装块的外壁上，用于驱动安装块3沿着水平滑槽滑动。所述传感器安装于所述马达4与安装块3之间，通过螺栓和螺母安装于安装块外侧壁上。
S2、测试阶段
通过马达驱动安装块在L形底座的底边上滑动，从而使得竹片弯曲，同时在竹片中间点的位置进行数字散斑投射，通过传感器进行竹片在弯曲过程中受力参数的采集，通过数字散斑投射进行竹片弯曲时，其中心点的位移，得出竹片的变形量；同时通过声发射收集器进行竹片在弯曲过程中声音频率的采集，从而实现竹片各结构发生的变化参数的获取。
优选地，在测试阶段，可将L形底座放置在CT扫描腔中，通过马达驱动安装块在L形底座的底边上滑动，从而可以清楚看到竹片弯曲过程中竹片内部结构的变化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种竹材柔韧性表征方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、测试准备阶段
将两夹具分别安装在L形底座的侧边内侧和安装块的内侧上，并使得安装块与L形底座的底边滑接；
将竹片的两端分别通过夹具夹持，使其稳定的安装在L形底座的上方，然后在竹片上安装声发射收集器；
S2、测试阶段
通过马达驱动安装块在L形底座的底边上滑动，从而使得竹片弯曲，同时在竹片中间点的位置进行数字散斑投射，通过传感器进行竹片在弯曲过程中受力参数的采集，通过数字散斑投射进行竹片弯曲时，其中心点的位移，得出竹片的变形量；同时通过声发射收集器进行竹片在弯曲过程中声音频率的采集，从而实现竹片各结构发生的变化参数的获取。
2.如权利要求1所述的一种竹材柔韧性表征方法，其特征在于：在测试阶段，可将L形底座放置在CT扫描腔中，通过马达驱动安装块在L形底座的底边上滑动，从而可以清楚看到竹片弯曲过程中竹片内部结构的变化。
3.如权利要求1所述的一种竹材柔韧性表征方法，其特征在于：所述L形底座(1)的底边上顶面开设有一水平滑槽。
4.如权利要求1所述的一种竹材柔韧性表征方法，其特征在于：所述夹具通过安装轴对称安装在所述L形底座(1)的侧边和安装块(3)上，可旋转角度为180°。
5.如权利要求1所述的一种竹材柔韧性表征方法，其特征在于：所述马达(4)安装在所述安装块的外壁上，用于驱动安装块(3)沿着水平滑槽滑动。
6.如权利要求1所述的一种竹材柔韧性表征方法，其特征在于：所述传感器安装于所述马达(4)与安装块(3)之间，通过螺栓和螺母安装于安装块外侧壁上。
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