CN111272609A - 一种结构用规格锯材的分等方法 - Google Patents

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王建和
李�昊
黄素涌
卫佩行
张龙
彭思
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Southwest Forestry University
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Ningbo Zhongjia Low Carbon New Technology Research Institute Co ltd
Southwest Forestry University
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Abstract

本发明公开了一种结构用规格锯材的分等方法，包括以下步骤，S1、对规格锯材进行随机代表性取样；S2、将锯材样本依次进行标号、称重和测定含水率，通过计算得到规格锯材样本的密度分布；S3、测定锯材样本的相关力学性能指标；S4、通过回归计算，得到规格锯材力学性能指标与密度之间的线性拟合方程，即规格锯材分等模型；S5、根据此模型，通过设定密度分等阈值或分等区间，离线或在线测试规格锯材的密度，从而完成规格锯材的分等。该分等方法对结构用规格锯材分等速度快、成本低且精度较高。

Description

一种结构用规格锯材的分等方法
技术领域
本发明涉及工程木制品和绿色预制建材制造领域，更确切地说涉及一种结构用规格锯材的分等方法。
背景技术
随着现代木结构在我国的推广与发展，结构锯材和新型工程木制品的用量不断增多。这些新型的工程木制品，如胶合木(GLT)和正交胶合木(CLT)都是用干燥锯材进行分等后进行合理组坯而生产的。锯材分等一般分为外观分等和应力分等两种。外观分等主要是根据锯材表面的缺陷如缺棱、节子、开裂、弯曲及腐朽等进行的，而应力分等则一般是根据测量锯材的弹性模量来进行分等的，这对提高工程木制品的质量及降低其强度变异性有很大帮助。锯材应力分等的方法有多种，譬如机械应力(MSR)法、应力波(或超声波)法、横向振动法、X射线法、核磁共振法等方法。然而，上述方法都需专用设备，所需设备昂贵、操作也较复杂。一般企业由于场地以及资金限制，工业化程度不足，因此具有规格锯材分等设备的厂家较少。此外，应力波(超声波)法和横向振动法等方法对于规格锯材尺寸有着一定的要求，而我国生产的规格锯材尺寸多样，难以满足使用要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种结构用规格锯材的分等方法，该分等方法对结构用规格锯材分等速度快、成本低且精度较高。
本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下步骤的结构用规格锯材的分等方法，包括以下步骤，S1、对规格锯材进行随机代表性取样(代表性取样是指取出的样品的品质是能代表整批锯材)；S2、将锯材样本依次进行标号、称重和测定含水率，通过计算得到规格锯材样本的密度分布；S3、测定锯材样本的相关力学性能指标；S4、通过回归计算，得到规格锯材力学性能指标与密度之间的线性拟合方程，即规格锯材分等模型；S5、根据此模型，通过设定密度分等阈值或分等区间，离线或在线测试规格锯材的密度，从而完成规格锯材的分等。
采用以上结构后，本发明的一种结构用规格锯材的分等方法，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)通过锯材密度预测其相关力学性能指标效果良好，精度较高且稳定；
(2)分等简单，速度快，设备投资少，无需专业且昂贵的分等设备，成本较低；
(3)分析过程简洁明了，无需进行复杂的运算，适合离线或在线规格锯材的分等；
(4)可适用于不同长度规格锯材的应力分等。
作为改进，在步骤S3中，所述的相关力学性能指标包括弯曲弹性模量、弯曲强度、抗压弹性模量、抗压强度、抗拉弹性模量、抗拉强度、剪切弹性模量、剪切强度中的一种或者几种的组合。
作为改进，待分等的规格锯材经过窑干处理。采用此种结构后，待分等的规格锯材的含水率基本一致。
作为改进，所述的规格锯材所用的树种为单一树种或通用的混合树种。
作为改进，在步骤S4中，所述的线性拟合方程为：Y＝aρ+b，方程中Y为相关力学性能指标，a和b为线性拟合系数，ρ为规格锯材密度。
作为改进，在步骤S5中，所述的分等阈值或分等区间为一个或一个以上。
作为改进，在步骤S5中，将所述的规格锯材分成两个或两个以上等级。
附图说明
图1为本发明公开了一种结构用规格锯材的分等方法的实施例二的云南松结构锯材的分等模型。
具体实施方式
为了更好得理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。
实施例一
本发明公开了一种结构用规格锯材的分等方法，以进口的干燥铁杉-冷杉(Hem-fir)结构用2x6英寸(140x38mm)规格锯材离线分等为例，包括以下步骤：
S1、干燥铁杉-冷杉长度为18英尺(5.4m)，总数为4500根。随机抽取50根铁杉-冷杉规格锯材试样。样本随机取样的数量根据相关力学性能指标的允许误差和置信水平等决定。
S2、依次对上述50根铁杉-冷杉规格锯材试样进行标号、称重和测定含水率，做好记录。
S3、经测试，试样含水率在8.5-15.3％之间，密度分布区间为310-560kg/m3。选取的规格材试样从两端按相关标准切割加工用于弯曲试验的试件，每根规格材试样取2个试件，共计100个试件。通过四点弯曲试验测试每根试件的弯曲弹性模量。
S4、建立弯曲弹性模量和密度的线性拟合方程ξ＝27.982ρ-1183.3，相关系数R2为0.609，此分等模型符合分等要求。相关力学性能指标与密度应中度或高度相关，线性相关系数r一般应大于等于0.40(或决定系数R2大于0.16)。
S5、待分等的铁杉-冷杉规格材的弹性模量分布区间为7480-13280MPa。按铁杉-冷杉结构用规格锯材弯曲弹性模量的实际要求，需将其分为<＝9000MPa(E3)，9000-11000MPa(E2)，及>11000MPa(E1)三个等级，对应的锯材密度为<＝440kg/m3，440-500kg/m3,及>500kg/m3,即用于分等的两个密度分等阈值为440和500kg/m3。测量记录剩余的4450根规格锯材的重量和含水率，计算其相应密度。根据每根锯材密度的大小，即可把规格锯材分成需要的三个等级E1，E2和E3。
实施例二
本发明公开了一种结构用规格锯材的分等方法，以国产的干燥云南松140x40mm规格锯材在线分等为例，包括以下步骤：
S1、干燥云南松长度为8英尺(2.4m)。随机抽取56根云南松锯材试样。样本随机取样的数量根据相关力学性能指标的允许误差和置信水平等决定。
S2、依次上述56根云南松锯材试样进行标号、称重和测定含水率，做好记录。
S3、经测试，试样含水率在8.5-15.3％之间，密度分布区间为450-585kg/m3。接着将选取的规格材试样从两端按相关标准切割加工用于弯曲试验的试件，每根规格材试样取2个试件，共计112个试件。通过四点弯曲试验测试每根试件的弯曲弹性模量MOE和弯曲强度MOR。
S4、建立弯曲弹性模量MOE和弯曲强度MOR和密度ρ的线性拟合方程，即MOE＝34.5ρ-7305(R2＝0.596)和MOR＝0.116ρ+7.328(R2＝0.226)。此MOE分等模型可用于锯材分等(见图1)。相关力学性能指标与密度应中度或高度相关，线性相关系数r一般应大于等于0.40(或决定系数R2大于0.16)。
S5、待分等的云南松规格材的弹性模量分布区间为8000-22000MPa。按云南松结构用锯材弯曲弹性模量的实际要求，可将其分为<＝10000MPa(E3)，10000-12000MPa(E2)，及>12000MPa(E1)三个MOE等级。由图1可看出，对应的锯材密度为<＝500kg/m3，500-560kg/m3。及>560kg/m3。即用于分等的两个密度分等阈值为500和560kg/m3。应用此分等模型，在生产线上，用密度仪或重量传感器在线测量云南松规格锯材的密度，再根据每根锯材密度的大小，即可把规格锯材在线分成需要的三个等级E1，E2和E3。各个等级的规格锯材经合理组坯，即可用于CLT和GLT的生产。

Claims (7)

1.一种结构用规格锯材的分等方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、对规格锯材进行随机代表性取样；
S2、将锯材样本依次进行标号、称重和测定含水率，通过计算得到规格锯材样本的密度分布；
S3、测定锯材样本的相关力学性能指标；
S4、通过回归计算，得到规格锯材力学性能指标与密度之间的线性拟合方程，即规格锯材分等模型；
S5、根据此模型，通过设定密度分等阈值或分等区间，离线或在线测试规格锯材的密度，从而完成规格锯材的分等。
2.根据权利要求1所述的结构用规格锯材的分等方法，其特征在于：在步骤S3中，所述的相关力学性能指标包括弯曲弹性模量、弯曲强度、抗压弹性模量、抗压强度、抗拉弹性模量、抗拉强度、剪切弹性模量、剪切强度中的一种或者几种的组合。
3.根据权利要求1所述的结构用规格锯材的分等方法，其特征在于：待分等的规格锯材经过窑干处理。
4.根据权利要求1所述的结构用规格锯材的分等方法，其特征在于：所述的规格锯材所用的树种为单一树种或通用的混合树种。
5.根据权利要求1所述的结构用规格锯材的分等方法，其特征在于：在步骤S4中，所述的线性拟合方程为：Y＝aρ+b，方程中Y为相关力学性能指标，a和b为线性拟合系数，ρ为规格锯材密度。
6.根据权利要求1所述的结构用规格锯材的分等方法，其特征在于：在步骤S5中，所述的分等阈值或分等区间为一个或一个以上。
7.根据权利要求6所述的结构用规格锯材的分等方法，其特征在于：在步骤S5中，将所述的规格锯材分成两个或两个以上等级。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115931596A (zh) * 2022-12-22 2023-04-07 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种结构用锯材的质量控制系统及方法
CN116973209A (zh) * 2023-09-25 2023-10-31 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种结构用锯材强度等级的连续在线检测装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1396190A (en) * 1971-12-23 1975-06-04 South African Inventions Method of stress-grading timber and apparatus therefor
CN101954656A (zh) * 2010-09-01 2011-01-26 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种落叶松锯材机械强度分级方法
CN103264424A (zh) * 2013-05-28 2013-08-28 南京林业大学 一种草/木原料混合热磨制造mdf的方法
CN108325869A (zh) * 2018-02-07 2018-07-27 国家林业局北京林业机械研究所 一种锯材分等装置及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1396190A (en) * 1971-12-23 1975-06-04 South African Inventions Method of stress-grading timber and apparatus therefor
CN101954656A (zh) * 2010-09-01 2011-01-26 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种落叶松锯材机械强度分级方法
CN103264424A (zh) * 2013-05-28 2013-08-28 南京林业大学 一种草/木原料混合热磨制造mdf的方法
CN108325869A (zh) * 2018-02-07 2018-07-27 国家林业局北京林业机械研究所 一种锯材分等装置及方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115931596A (zh) * 2022-12-22 2023-04-07 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种结构用锯材的质量控制系统及方法
CN115931596B (zh) * 2022-12-22 2023-08-04 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种结构用锯材的质量控制系统及方法
CN116973209A (zh) * 2023-09-25 2023-10-31 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种结构用锯材强度等级的连续在线检测装置及方法
CN116973209B (zh) * 2023-09-25 2023-12-08 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种结构用锯材强度等级的连续在线检测装置及方法

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