聲應(yīng)力波
聲應(yīng)力波是最常用的古建筑木結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)的無損檢測(cè)方法。聲應(yīng)力波是通過沖擊或用給定的應(yīng)力使其產(chǎn)生振動(dòng),但目前主要采用的是沖擊產(chǎn)生振動(dòng)的方法。
聲應(yīng)力波方法常采用測(cè)定聲傳播速度或測(cè)定振動(dòng)波譜的方法來進(jìn)行分析。
對(duì)木構(gòu)件常用測(cè)定聲速來計(jì)算木構(gòu)件的殘余動(dòng)彈性模量,因?yàn)槁曀贉y(cè)定簡(jiǎn)便易行,其計(jì)算公式為:
E=DV2
其中E——是木材動(dòng)彈性模量;D——木材密度; V——聲應(yīng)力波速度
利用應(yīng)力波測(cè)定殘余動(dòng)彈性模量需要檢測(cè)木材密度,而密度測(cè)定必須在現(xiàn)場(chǎng)采樣,然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定。
當(dāng)木材發(fā)生腐朽或蟲蛀時(shí),垂直于木材紋理方向的傳播速度急速增加。一般地,當(dāng)應(yīng)力波傳播速度增加30%時(shí),就意味著木材強(qiáng)度損失已達(dá)到50%;當(dāng)應(yīng)力波傳播速度增加50%時(shí),就意味著木材遭到了嚴(yán)重?fù)p害;橫向(徑向或弦向)是探測(cè)腐朽的最佳途徑。
健康材應(yīng)力波的傳播速度是進(jìn)行無損檢測(cè)判斷分析木材是否腐朽以及縱向傳播速度的重要依據(jù)和參考,部分樹種的應(yīng)力波傳播速度如表1所示。
還可以選擇測(cè)定聲應(yīng)力波振動(dòng)波譜的的方法,基本能克服檢測(cè)傳播速度帶來的缺點(diǎn),這是因?yàn)椋郝晳?yīng)力波波譜能提供被檢測(cè)材料所有的條件和特征,還可以從其波譜中選取多個(gè)變量,如最大能量、主頻率、頻率位移等,以及多個(gè)無損檢測(cè)參數(shù)可提供同破壞性質(zhì)相關(guān)的相關(guān)聯(lián)系;還可選擇與環(huán)境關(guān)系(溫度、水分、邊界條件)不大的變量進(jìn)行檢測(cè)。
為此在進(jìn)行應(yīng)力波無損檢測(cè)時(shí),最好選擇聲應(yīng)力波振動(dòng)波譜分析的應(yīng)力波檢測(cè)儀,如果采用測(cè)定聲傳播速度檢測(cè)方法的儀器,應(yīng)采用相應(yīng)的方法彌補(bǔ)測(cè)定儀器帶來的不便。
2.4 超聲(應(yīng)力)波
超聲應(yīng)力波同聲應(yīng)力波方法基本相同,主要不同在于超聲波應(yīng)用的頻率超過20kHz。
超聲波測(cè)定的原理分為穿透應(yīng)力波系統(tǒng)和脈沖-反應(yīng)系統(tǒng)兩種,現(xiàn)有設(shè)備也是按照這兩種原理設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造的。穿透應(yīng)力波系統(tǒng)是指超聲波沿被檢測(cè)木材的厚度方向傳播,而被檢測(cè)的木材的聲波特性就在另一邊被記錄下來;而脈沖-反應(yīng)系統(tǒng)是指測(cè)定記錄被傳播到材料內(nèi)部表面的回聲波的特征,可以測(cè)定木材腐朽深度等。
表1 應(yīng)力波在健康材中的傳播速度 [9]
Table 1 Speed of transmission of stress wave in sound wood
樹種 |
密度 |
縱向速度m/ s |
徑向速度m/s |
魚鱗云杉Picea jezoensis |
0.406 |
5080 |
1210 |
旱谷魚鱗云杉Picea jezoensis var. Hondonensis |
0.391 |
5490 |
1360 |
庫(kù)頁(yè)冷杉Abiese sachalinensis |
0.367 |
5320 |
1450 |
日本柳杉Cryptomeria japonica |
0.345 |
4330 |
1470 |
日本扁柏Chamaecyparis obtusa |
0.424 |
5120 |
1490 |
赤松Pinus densiflora |
0.465 |
4480 |
1470 |
圓赤水青岡Fagus crenata |
0.645 |
4010 |
1670 |
落葉松 Larix leptolepis |
0.539 |
4070 |
1490 |
光葉櫸 Zelkova serrata |
0.589 |
3910 |
1140 |
冷杉Abiese pectinata |
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1360 |
日本七葉樹Aesculus turbinata |
0.509 |
4040 |
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王樺Betula maximowicziana |
0.711 |
4830 |
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槭木Acer spp |
0.590 |
4240 |
1690 |
槲櫟Quescus aliena |
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1620 |
日本椴木Tilia japonica |
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1690 |
日本白樺Betula platyphylla var. japonica |
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1140 |
FAKOPP 裝置和它的設(shè)備: - FAKOPP 裝置 - 開始感應(yīng)器 - 停止感應(yīng)器 (立方體形狀) - BNC 電纜 (2 塊) - 槌打 - 螺絲起子 - 鋁測(cè)試除 (44 cm) - 使用手冊(cè) - 皮革運(yùn)送袋子 - 在磁盤片上的 RS232 電纜和軟件。
技術(shù)上的數(shù)據(jù) 沒有感應(yīng)器的機(jī)器的大小: 45 x 150 x82毫米 重量: 347 g 動(dòng)作的裝置: 轉(zhuǎn)變 ON/OFF 開關(guān) 電池補(bǔ)給: 4 AA 按規(guī)定尺寸制作電池 使消費(fèi)有力量: 320 mW 裝置的盒子: 塑料, 不是防水 低的電池告示: 完全的數(shù)字消失 熒屏: 和 4個(gè)數(shù)字的 LCD 熒屏 時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)偏離: 3us 感應(yīng)器 (開始): Piezofilm 高的敏感加速度計(jì) (停止): 加速度計(jì) RS232 鮑率是固定: 300 bps 聯(lián)編者類型: DIL 9, 男性 對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)在外送閱讀的開始: 接收器個(gè)人計(jì)算機(jī)送一 美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼個(gè)性 (128)
用法的可允許溫度極限和儲(chǔ)藏: 0-40度
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