专利名称：一种结构用木材弯曲强度检测设备与方法
技术领域：
本发明涉及木材力学性能检测技术领域，涉及ー种结构用木材弯曲強度检测方法；本发明还提供上述检测方法使用的ー种可移动式结构用木材弯曲強度的检测设备。
背景技术：
随着国民经济的发展和生活水平的提高，人们更加注重居住环境的舒适性和建筑物功能的齐全性，对木结构建筑的需求也逐年增加，从而加快了我国木结构建筑的发展。结构用木材是随着建筑业对承载构件的需求而发展起来的，与普通木材相比，结构用木材在产品的物理力学性能及生产エ艺方面存在着较大差异，最重要的是用于建筑的结构用木材要有工程设计值。结构用木材主要可作为体育馆、音乐厅、厂房、住宅等建筑物的木结构梁柱、エ字梁、弯曲梁、桁架等承载构件，这样的用途要求每个锯材单元即结构用木材具有较高的力学性能指标，从而保证结构用木材整体的力学性能指标。木材強度检测是一种破坏性测试方法。通过采用机械方法施加变化载荷，对被测锯材进行压断破坏试验，测得锯材断裂前的最大载荷和测试点的最大位移，由计算机系统算出木材的弯曲強度。通过检测木材的弯曲強度，可以优选出不同強度等级的木材，用于木结构建筑设计和结构用木材制造，达到适才适用，优材优用。现有技术中的液压力学试验机如图I、2所示，试件O设置在两个支座A上，在试件的上面施加力B，在试件下面设置测量变形的千分表C。传统的液压力学试验机，因其机械结构所限，不能测试大规格锯材，测试的试件长度尺寸一般在IOOOmm以内，而对于上述结构用木材，例如木结构梁柱，通常试件的长度都在IOOOmm以上，可达到6000mm及以上。另夕卜，现有技术中的试验机结构庞大、功能単一，一般只能够对于试件进行単一施力点的強度测试，如果要进行两个施力点的強度测试，需要使用不同的试验机，现有技术中尚没有两个施力点的強度试验机，若要进行两施力点強度测试，就需对于现有试验机进行改造，非常麻烦，这样，就不能满足结构梁柱两个施力点的测试需求。再有，传动液压力学试验机施カ控制精度不高，无法现场使用，不能适用于快速检测不同规格尺寸结构用木材弯曲強度的要求。
发明内容
本发明的目的是改进现有技术的不足，提供一种能够方便准确测量结构用木材弯曲強度性能的检测设备。本发明的另ー个目的在于提供使用上述设备做结构用木材弯曲強度检测的检测方法。本发明的目的是这样实现的
本发明提供的结构用木材弯曲強度的检测设备，包括一机座，在该机座上的长度方向上设置滑轨，在滑轨上滑动地设置两个移动支架，在每个该移动支架上设置ー支撑检测试件的构件称为弯曲支座，在所述机座上设置ー施力装置，该施カ装置包括一液压缸装置，其设置在所述机座上，与一液压泵通过液压回路连接，在该液压回路上设置调节阀，用于调节该液压缸装置中的竖直运动或水平方向运动的运动件的运动；该施力装置还包括一施力横梁和ー个或ー个以上施力架，在所述机座上设置ー垂直设置或水平设置的立柱，所述施カ横梁可垂直或水平移动地设置在该立柱上，所述施カ架可沿该施カ横梁移动地设置在所述施力横梁上，该施カ横梁设置在所述液压缸装置上的所述运动件上，从而可随该竖直或水平方向运动的所述运动件沿所述立柱移动，对于设置在所述移动支架上的试件施加竖直方向或水平方向的作用力；本检测设备还包括数据采集装置，其包括在该液压缸装置上的所述运动件上设置的测 カ传感器，以获得所述施カ装置中的施力架上的施力头对试件施加力的数值，还包括一位移传感器，其设置在所述试件上以获取试件断裂时的最大变形量。本检测设备还包括数据处理系统，所述数据处理系统与所述测カ传感器、位移传感器通过信号线连接，从而获得施力数据和试件破坏时所测位置的变形数据，通过数据处理系统获得強度值。所述调节阀可以是手动调节阀。所述施カ架的结构可以是在所述施カ横梁的垂直于所述长度方向的横向两侧分别设置ー支臂，一施力辊的两端固设在两个所述支臂上构成所述施カ头。所述施カ辊的四周侧面包覆平板围板，使得与检测试件的接触面为平面；或者，所述施カ辊的施力侧面为平面形状。所述弯曲支座的结构可以是包括ー个在平行于所述施力头的施力方向上相对设置在所述移动支架上的支撑杆和一个与该支撑杆对应且设置在该移动支架上的夹具，其中之一在施力方向上可按一定间距调节地设置在所述移动支架上，另ー固定在所述移动支架上，固定在所述移动支架上的部件与所述移动支架之间由轴承座定位。更具体的，该夹具包括ー个夹具轴，该夹具轴的两端支撑在所述移动支架上，在该夹具轴上可转动地设置与所述试件接触的支撑夹具，即支撑辊，该支撑辊与所述支撑杆相对应；所述夹具与试件接触部分为平面。所述机座的具体结构可以是该机座设置在两个支撑底座上固定，在该支撑底座的下端设置脚轮轴支架，在该脚轮轴支架上设置脚轮轴，在该脚轮轴上设置脚轮。在该支撑底座上设置防震垫铁，所述防震垫铁可上下移动地，例如通过螺旋传动机构连接在支撑底座上，通过螺旋运动可实现防震垫铁上下移动，当在现场进行测试时，将可移动的防震垫铁放下，支撑基础地面，使得本检测设备稳定，当检测完毕移动本检测设备时，将该防震垫铁收回，使脚轮着地，便于移动。在所述液压缸装置中的所述运动件上，例如活塞杆的伸出段可以设置ー过渡板，使得所述施カ横梁置于所述过渡板上。在所述机座上两个弯曲支座的外侧还可以分别设置ー辅助支架，两个所述辅助支架位于所述移动支架的外侧，用于对试件，尤其是较长的试件进行导向。所述数据采集装置中还可以包括有温湿度传感器，其测头设置在所述试件上，和/或设置在试件附近。该温湿度传感器通过信号线连接与所述数据处理系统连接。该温湿度传感器用于测量环境的温湿度和/或试件的温度及含水率。所述温湿度传感器的使用，对数据处理提供辅助依据，保证测试结果更加准确。使用上述设备对于结构用木材进行弯曲強度检测的方法是步骤I:根据被测结构用木材试件的长度调整两个移动支架之间的距离到设定值；步骤2 :将所述试件放置在所述移动支架上设置的支撑杆上，所述试件ー侧要与移动支架内侧面平行或接触；然后再将所述位移传感器的探头端部与所述试件的相应表面接触；启动所述液压缸装置，使得液压缸装置工作，对试件在上下两个方向上施力，或者对试件在水平方向从试件的两个侧面之一施力，直到使得所述液压缸装置的所述运动件连接的施力架上的所述施カ头抵在所述试件上，继续运动，直到所述试件的支撑部位的相应表面与所述弯曲支座的支撑结构接触；之前位移传感器和测カ传感器的数据都归零，此后才开始计算施力大小和木材的变形量；
步骤3 :启动液压缸装置，通过控制所述液压回路上的所述调节阀使得该运动件移动使试件弯曲变形直至断裂，测カ传感器和位移传感器获取施力值和试件的变形数据，直至获得最大载荷值和最大变形量。在所述液压缸装置中的调节阀为手动阀，所述检测方法中，启动液压缸装置通过推拉该手动阀上的推拉手柄实现。
在步骤2中,可以将ー U型夹安装在所述两个施力点中间或者安装在单个施力点位置上，该U型夹相对于所述施力点，对应地设置在试件的另ー侧，调节设置在该U型夹侧壁上的螺钉或该螺钉上的螺母，使所述U型夹与待测试件固连在一起，然后再将所述位移传感器的探头端部与所述U型夹的底面的外表面接触。为了使得检测更加准确，当结构用木材试件的长度为抗弯受力方向上试件厚度的14倍到18倍，采用单点加载，即使用一个施カ架；当结构用木材试件的长度为抗弯受力方向上木材厚度的18倍以上，采用两点加载，即可使用两个施力架，这里在结构用集成材标准中也有相应的计算公式，并且两个施力点之间的间距为木材厚度的4倍。本发明提供的结构用木材弯曲强度检测的检测设备能够在一台设备上实现单施力点和双施力点两种不同的测试方法，通过移动支架在所述滑轨上滑动和施力横梁沿所述立柱的可移动的结构，可以对于长度不同的试件进行检测，当木材长度变化时，可以快速调整两个移动支架的相对间距以及施力架的位置，从而适应测试要求。特殊的施カ架即其中的支臂和施力辊可以适应宽度不同试件的测试；该设备结构简单、成本低廉、操作方便、性能稳定，夹持木材更加方便，液压缸装置可实现快速夹持。本发明提供的木材支撑点在上面，施力点在下面的检测方法，减小了测量误差。采用手动液压泵，可以根据测试者的要求，对施加的载荷进行控制。推压手柄时，液压缸每次排油量仅f2mL，操作者可同时观察液压装置中液压管路上设置的液压表的表盘，随时调节施加压カ的大小，可控制性好，施加力精度也比较高，并且设备的使用适应性强，易操作，并且也不必调节设备的任何部位。增加温湿度传感器，对于环境以及试件含水率影响的测试，将环境以及试件的温度、含水率，作为辅助环境參数，供參考，亦可对测量结果进行修正。试件受力变形时，试件与设置在弯曲支座上的支撑辊之间会有滑动的趋势，在所述夹具轴上可转动地设置与所述试件接触的支撑辊，可以随着试件本身变形而转动变化，有效避免了试件表面与支撑辊之间的相对滑动，提高了測量结果的准确性。与传统的液压力学试验机相比，带有可移动式结构的结构用木材弯曲強度检测设备可以测试大规格锯材，使用本发明提供的可移动式结构用木材弯曲强度检测设备可以测试的试件长度在1000_到6000_。其结构紧凑、功能全面、使用灵活、实用性强,可实现结构用木材弯曲強度的检测方法和步骤。本检测设备采用高压液压源。现有检测设备使用液压装置的压カ是8 12MPa，本发明使用的压カ范围是8 16MPa，手动液压泵可实现较为精确的加载。作为这样的液压装置的动カ源，实现手动精确加载，可方便快速地检测木材的弯曲強度。测カ系统采用测カ传感器进行数据测试和采集，性能稳定、重复性好。本检测设备克服了传统液压力学试验机的结构庞大、功能単一、测试空间有限、控制精度不高、无法现场使用等不利因素，特别适用于快速检测不同规格尺寸的锯材即结构用木材的強度。
本发明提供的结构用木材弯曲強度的检测设备和检测方法能够方便准确测量长度各异以及超长的结构用木材试件的弯曲強度，測量精度高、測量方法简便易行，可以有效避免由于锯材试件尺寸、安装位置、安装方向和环境温湿度等因素发生变化造成的测量误差。为现场快速检测不同规格尺寸结构用木材弯曲強度提供保证。本发明提供的结构用木材弯曲強度的检测设备可以对试件在上下两个方向上施力，尤其是从下向上施力，能够使得测カ精度提高；本设备也可以对试件在水平方向从试件的两个侧面之一施力，这样的施力方式可以使得测试不受试件重量的影响，得到精确的检测結果。下面通过附图和实施例对本发明作进ー步说明。
图I为单点加载弯曲强度试验示意图。图2为两点加载弯曲强度试验示意图。图3是本发明提供的结构用木材弯曲強度性能的检测方法的原理图。图4是本发明提供的结构用木材检测弯曲强度设备结构示意图。图5是图4的A-A剖视结构示意图。图6是图4的B-B剖视结构示意图。图7为图4的C-C剖视结构示意图。图8为显示试件O在支撑点与夹具20接触和在施力点与施力架上的施カ辊32接触处的结构示意图。图9为施カ辊和夹具的外面包覆围板的结构示意图。图10为在检测试件弯曲强度是在试件的施力点上设置的U型夹的主视结构示意图。图11为图10所示U型夹的左视结构示意图。图12为图10所示的U型夹的俯视结构示意图。图13为本检测设备中液压装置的结构示意图。
具体实施例方式如图3所示是本发明提供的结构用木材弯曲強度检测方法的ー个原理图，即试件O支撑在两个支座A上，施力装置的两个施力架3由下方向上施加力，将在下的测カ传感器B和在上的位移传感器C的数据传到数据处理器D上，就可以得到所需要的测试结果，还可以设置温湿度传感器F，也传到数据处理器D上，可以对于测试的结果进行修正。
如图4、图5、图6、图7和图8为本发明提供的结构用木材弯曲強度的检测设备的结构示意图，本检测设备包括一机座9，在该机座9上在一个长度方向上平行地设置两根滑轨91，该两根滑轨91分别都在中间断开ー间距，便于安装液压装置。本检测设备还包括移动支架2，在所述间距两边平行的两对滑轨91上分別可滑动地设置一移动支架2，移动支架2的下端通过滑块10设置在所述机座9上设有的所述直线导轨91中。在该移动支架2上设置弯曲支座8，所述弯曲支座8具体的结构可以是包括一个可按一定间距竖直调整地设置在所述移动支架2的杆段上的支撑杆19和一个与该支撑杆19上下对应且设置在该移动支架2上的夹具20。更具体的，该夹具20包括ー个夹具轴，该夹具轴的两端支撑在所述弯曲支座8上，在该夹具轴和移动支架2之间由轴承固定，在该夹具轴上可转动地设置与所述试件接触的支撑辊21与所述支撑杆19相对应。根据结构用木材试件的长度方便地沿所述滑轨91调整移动支架2，从而保证两个弯曲支座8之间的距离。在该两根滑轨91之间的间距处的机座9上设置施力装置，该施カ装置包括ー液压缸装置13a，其设置在所述机座9上，与一液压泵12通过液压回路连接，如图4和图13所示，在该液压回路上设置调节阀13b，用于调节该液压缸装置中的竖直运动件的运动，调节闽上设直手动手柄12a，如图13所不。如图4、图6、图7和图8所不,该施力装置还包括一施力横梁7和一个或一个以上施力架3，图4中显示设置两个施力架3。在所述机座9上设置立柱5，所述施カ横梁7可上下移动地设置在该立柱5上，所述施カ架3可横向移动地设置在所述施カ横梁7上， 该施力横梁7设置在所述液压缸装置上的竖直运动件上，从而随该竖直运动件沿所述立柱5上下移动，对于设置在所述弯曲支座8上的试件O施加作用力；本检测设备还包括数据采集装置，其包括在该液压缸装置13a上的竖直运动件上设置的ー测カ传感器11，还包括在所述立柱上设置的一位移传感器4。另外，还包括温湿度传感器F。本检测设备还包括数据处理系统14，所述数据处理系统14与数据采集系统即所述测カ传感器11和位移传感器4或者还包括温湿度传感器F通过信号线连接，即在所述位移传感器上设置信息传输装置，该信息传输装置连接到外设接收装置即数据处理系统14上，从而获得施力数据和试件破坏时所测位置的变形数据，通过数据处理系统获得強度值。所述位移传感器4设置在所述立柱5上，如图4所示。位移传感器4的测头则设置在试件的与受力点上下相对的试件表面上。所述调节阀可以是手动调节阀13b，其上设有调节手柄12a，如图13所示。所述施カ架3的结构如图7所示，可以是在所述施カ横梁7的横向两侧分别设置ー支臂31，一施カ辊32的两端固设在两个所述支臂31上，
该施カ辊32与所述施カ横梁7垂直且与设置在所述弯曲支座8上的试件O的下表面平行。由此实现从试件的下方施加作用力测试试件的弯曲強度。 所述施カ辊32的四周包覆平板围板32a，使得与检测试件的接触面为平面，如图9所示。或者，也可以使得所述施カ辊的施力侧面为平面形状。所述支撑辊21的结构也可以与施カ辊相同地，四周包覆平板围板21a，使得与检测试件的接触面为平面，如图9所示；或者，使得支撑辊21的与试件接触面为平面形状。施カ辊32和夹具支撑辊21四周围设四块铁板，可以保证有足够大的面积和被测木材接触。
如图4和图6所示，所述机座9的具体结构可以是该机座9设置在两个支撑底座15上固定，在该支撑底座15的下端设置脚轮轴支架，在该脚轮轴支架上设置脚轮轴，在该脚轮轴上设置脚轮17，在支撑底座15上还可以设置防震垫铁16。防震垫铁16通过螺纹连接在支撑底座15上，其具有可上下伸缩机构，例如液压机构、螺旋机构等。当在现场进行测试时，将可伸縮的防震垫铁16放下，支撑基础地面，使得本检测设备稳定，当检测完毕移动本检测设备时，将该防震垫铁16收回，使脚轮17着地，便于移动。在液压缸装置中的运动件，例如活塞杆的伸出段可以设置一过渡板6，使得所述横梁7置于所述过渡板6上。
在所述机座9上弯曲支座2的外侧还可以分别设置ー辅助支架I，所述辅助支架I位于所述机座的ー侧，也可以设置两个辅助支架I (见图4)，位于两个弯曲支座2的外側，用于在ー侧或两侧对于试件(尤其是较长的试件)进行导向。本检测设备上还包括有温湿度传感器18，如图5所示。该温湿度传感器18用于测量环境的温湿度和/或试件的温度及含水率。使用上述设备对于结构用木材进行弯曲強度检测的方法是
步骤I :根据被测结构用木材试件的长度调整两个移动支架2之间的距离到设定
值；
步骤2 :将所述试件放置在所述移动支架2上设置的支撑杆19上，所述试件一侧要与移动支架内侧面平行或接触；具体的，将被测结构用木材放置在所述支撑杆19上，并保证木材一侧要与移动支架内侧面平行或接触；将一 U型夹40 (如图10、11和12所示)安装在所沭拭#游两个施力点中U的位置上,该U型夹相对于所述施力件上下对应地设置在试件的另ー侧，调节垂直设置在该U型夹侧壁401 }1饱紧定螺钉41，使所述U型夹40与待测试件O固连在一起，然后再将所述位移传感器的探头端部与所述U型夹40的底面402的表面接触；启动液压缸装置，使得液压缸装置工作，被测结构用木材被施カ辊32慢慢顶起，直到所述结构用木材上表面接触到夹具20下表面为止。此时位移传感器4和测カ传感器11的数据都归零，之后才开始计算施力大小和木材的变形量；
步骤3 :推拉手动液压泵手柄12a，液压缸装置继续工作，所述试件继续受力弯曲变形；推拉手柄继续驱动液压缸装置，通过控制所述液压回路上的所述调节阀使得该竖直运动件向上移动，使试件弯曲变形直至断裂，测カ传感器和位移传感器获取施力值和试件的变形数据，直至获得最大载荷值和最大变形量。采用手动液压泵，推压手柄时，液压缸每次排油量仅f2mL。所述液压装置的压カ范围是8 16MPa。当结构用木材试件的长度为抗弯受力方向上试件厚度的14倍或14-18倍，可采用单点加载，即使用一个施カ架，如图I ;当结构用木材的长度为抗弯受力方向上木材厚度的18倍或以上，可采用两点加载，即使用两个施力架并且间距为木材厚度的4倍，如图2和图4所示。将被测结构用木材试件O放在支撑杆19上，位移传感器4的探头端部与支撑架支撑部位保持在ー个水平面上，置于U型夹上40手动调节施力架3的位置，当被顶起的试件接触到支撑部位时，位移传感器4的探头也正好与木材表面接触。继续手动调节液压泵12，这时试件会因受カ出现弯曲变形，试件变形力的大小通过液压泵12由测カ传感器11记录，载荷测试方向由下至上。同时，试件弯曲变形的位移量通过位移传感器4记录。再控制液压泵12对木材施加力，直到木材断裂，测カ传感器11和位移传感器4分别记录最大载荷值和最大变形量。温湿度传感器18记录环境的温湿度，以保证测试数据的准确性。本发明提供的检测设备，通过将施力头设置在横梁上，可以在横梁上设置ー个施カ头、两个施カ头，甚至于可以设置更多的施カ头，因此，既可采用单点施力弯曲检测，即三点弯曲(单点加载)检测，也可以采用四点弯曲(两点加载)检测，实现了测试领域宽广，保证了被测锯材尺寸范围更加灵活多祥。施力点的位置可以任意变化，使用起来非常方便。其中采用四点弯曲(两点加载)检测时，可实现两种试验方法。一种为加载点与支撑点之间为非等距状态，支撑点与相邻加载点间距为7倍的试件厚度，两个加载点间距为4倍的试件厚度。此种方法主要用于测试集成材的弯曲強度。另ー种为两个加载点与两个支撑点之间为等距状态。上述检测中，位移传感器可以是始終置于两个支撑点即两个移动支架之间试件的 中点上。具体的检测方法可以是
让被测的结构用木材即试件自然地放置在支撑杆19上，在被测结构用木材的两个施力点中间位置安装上U型夹40，并调节紧定螺钉41固定好；手动控制手柄12a，调节液压泵每次排油量I. 5ml，压カ的大小到12MPa，给被测试件施加载荷，不断加载后，被测结构用木材被施カ辊32慢慢顶起，直到所述结构用木材上表面接触到夹具20下表面为止。上下调节位移传感器4，使其探头端部接触U型夹上表面。继续施加载荷,直到所述的结构用木材被破坏，通过测カ传感器测得相应的施加载荷，再将所测得的数据传输到计算机系统，算出该试件的抗弯弹性模量，并将该计算结果输出。首先根据被测结构用木材的长度调整两个移动支架2之间的距离，当结构用木材的两个移动支架之间的长度为抗弯受カ方向上木材厚度的14倍到18倍，采用单点加载，即使用一个施カ架，如图I ;当结构用木材的两个移动支架之间的长度为抗弯受カ方向上木材厚度的18倍以上，采用两点加载，即使用两个施力架并且间距为木材厚度的4倍，如图2。将试件放在支撑杆19上，所述试件一侧要与移动支架内侧面平行或接触；位移传感器4的探头端部与弯曲支座的支撑部位保持在ー个水平面上，手动调节液压泵12即调节施力架3的位置，调节手柄，液压缸装置工作，当被顶起的木材接触到支撑部位吋，再上下调节位移传感器4的探头，使得位移传感器的探头正好与U型夹40的上表面402接触。继续手动调节液压泵12，这时试件会因受カ出现弯曲变形，试件变形力的大小通过液压泵12供给并由测カ传感器11记录，载荷测试方向由下至上。同时，试件弯曲变形的位移量通过设置在两个支撑架之间中点上的位移传感器4记录。再控制液压泵12对试件施加力，直到试件断裂，测カ传感器11和位移传感器4分别记录最大载荷值和最大变形量。温湿度传感器18记录环境的温湿度，以保证测试数据的准确性。本发明提供的检测设备具有如下优点
I.本发明提供的检测设备，整机设计简洁紧凑、使用方便灵活、成本低廉、性能稳定，能够快速检测结构用木材的弯曲強度。2.采用机械加载，可便捷测试，并可根据测试的要求，对施加的载荷进行控制；
3.对不同的结构用木材可以使用两种测试方法进行检测，应用范围更加广泛。4.木材支撑点在上面，施力点在下面的方案，使得设备结构更加紧凑，系统稳定性得到提高，测试更方便。另外，设备机座上的移动支架、施力装置还可以转动90°设置，使得对于试件的支撑点和施力点分别在结构用木材的左右两侧面，相应的部件也都随之相应设置，部件之间的相对位置没有变化。这样可很好地排除木材自身重量的影响，使得測量结果更准确。5.设备调整方便。木材长度变化时，可以快速调整两个移动支架即支撑架和两个施力架的相对间距，从而适应测试要求。6.操作简单，数据处理系统还可以连接大屏幕液晶显示面板，可自由选择操作位置，操作方便，灵活。7.可移动式弯曲强度检测设备使用方便灵活，能够快速的检测出结果；检测精度高，測量稳定，重复性好；轮式可移动的机身设计，増大了活动空间范围，不受位置的限制；可快速和准确地检测木材的弯曲強度及弹性模量，提高结构用木材的生产效率。
8. U型夹的应用，避免了位移传感器的探头端部直接与结构用木材表面接触，也即避免了木材表面不光滑、有毛刺等对测试产生的影响，使位移传感器测得的数据更准确。9.夹具轴上可转动地设置与所述试件接触的支撑辊，可以随着试件本身变形而转动变化，有效避免了试件受カ变形时试件表面与支撑辊之间的相对滑动，提高了測量结果的准确性。
权利要求
1.一种结构用木材弯曲強度的检测设备，其特征在于包括一机座，在该机座上的长度方向上设置滑轨，在滑轨上滑动地设置两个移动支架，在每个该移动支架上设置ー支撑检测试件的构件称为弯曲支座，在所述机座上设置ー施力装置，该施カ装置包括一液压缸装置，其设置在所述机座上，与一液压泵通过液压回路连接，在该液压回路上设置调节阀，用于调节该液压缸装置中的竖直运动或水平方向运动的运动件的运动；该施力装置还包括一施力横梁和ー个或ー个以上施力架，在所述机座上设置ー垂直设置或水平设置的立柱，所述施カ横梁可垂直或水平移动地设置在该立柱上，所述施カ架可沿该施カ横梁移动地设置在所述施カ横梁上，该施カ横梁设置在所述液压缸装置上的所述运动件上，从而可随该竖直或水平方向运动的所述运动件沿所述立柱移动，对于设置在所述移动支架上的试件施加竖直方向或水平方向的作用力；本检测设备还包括数据采集装置，其包括在该液压缸装置上的所述运动件上设置的测カ传感器，以获 得所述施カ装置中的施力架上的施力头对试件施加力的数值，还包括一位移传感器，其设置在所述试件上以获取试件断裂时的最大变形量。
2.根据权利要求I所述的检测设备，其特征在于还包括数据处理系统，所述数据处理系统与所述测カ传感器、位移传感器通过信号线连接，从而获得施力数据和试件破坏时所测位置的变形数据，通过数据处理系统获得强度值；或者， 所述调节阀是手动调节阀(13b);或者，所述施カ架(3)的结构是在所述横梁(7)的垂直于所述长度方向的横向两侧分别设置ー支臂(31)，一施カ辊(32)的两端固设在两个所述支臂上构成所述施カ头。
3.根据权利要求2所述的检测设备，其特征在于所述施カ辊(32)的四周包覆平板围板，使得与检测试件的接触面为平面；或者，所述施カ辊(32)的施力侧面为平面形状。
4.根据权利要求I所述的检测设备，其特征在于所述弯曲支座具体的结构是包括一个在平行于所述施力头的施力方向上相对设置在所述移动支架上的支撑杆和一个与该支撑杆对应且设置在该移动支架上的夹具，其中之一在施力方向上可按一定间距调节地设置在所述移动支架上，另ー固定在所述移动支架上，与所述施カ头相对ー侧固定在所述移动支架上的部件与所述移动支架之间由轴承座定位。
5.根据权利要求4所述的检测设备，其特征在于该夹具包括ー个夹具轴，该夹具轴的两端支撑在所述移动支架上，在该夹具轴上可转动地设置与所述试件接触的支撑夹具，即支撑辊，该支撑辊与所述支撑杆相对应；所述夹具与试件接触部分为平面。
6.根据权利要求I所述的检测设备，其特征在于所述机座(9)的具体结构是该机座(9)设置在两个支撑底座(15)上固定，在该支撑底座(15)的下端设置脚轮轴支架，在该脚轮轴支架上设置脚轮轴，在该脚轮轴上设置脚轮(17);或者，所述防震垫铁可上下移动地连接在支撑底座上。
7.根据权利要求I所述的检测设备，其特征在于在所述液压缸装置中的所述运动件上，设置ー过渡板，使得所述施カ横梁置于所述过渡板上；或者， 在所述机座上两个弯曲支座的外侧分别设置ー辅助支架，两个所述辅助支架位于所述移动支架的外侧；或者， 所述数据采集装置中还包括有温湿度传感器，其测头设置在所述试件上，和/或设置在试件附近，该温湿度传感器通过信号线连接与所述数据处理系统连接。
8.ー种使用上述权利要求I所述的检测设备对于结构木材进行弯曲強度检测的方法是 步骤I :根据被测结构用木材试件的长度调整两个移动支架之间的距离到设定值； 步骤2 :将所述试件放置在所述移动支架上设置的支撑杆上，所述试件ー侧要与移动支架内侧面平行或接触；然后再将所述位移传感器的探头端部与所述试件的相应表面接触；启动所述液压缸装置，使得液压缸装置工作，对试件在上下两个方向上施力，或者对试件在水平方向从试件的两个侧面之一施力，直到使得所述液压缸装置的所述运动件连接的施力架上的所述施カ头抵在所述试件上，继续运动，直到所述试件的支撑部位的相应表面与所述弯曲支座的支撑结构接触；之前位移传感器和测カ传感器的数据都归零，此后才开始计算施力大小和木材的变形量； 步骤3 :启动液压缸装置，通过控制所述液压回路上的所述调节阀使得该运动件移动使试件弯曲变形直至断裂，测カ传感器和位移传感器获取施力值和试件的变形数据，直至获得最大载荷值和最大变形量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于在步骤2中，将ーU型夹安装在所述两个施力点中间或者安装在单个施力点位置上，该U型夹相对于所述施力点,对应地设置在试件的另ー侧，调节安装在该U型夹侧壁上的螺钉或该螺钉上的螺母，使所述U型夹与待测试件固连在一起，然后再将所述位移传感器的探头端部与所述U型夹的底面的外表面接触；或者， 当结构用木材试件的长度为抗弯受力方向上试件厚度的14倍到18倍，采用单点加载，即使用一个施カ架；当结构用木材试件的长度为抗弯受力方向上木材厚度的18倍以上，采用两点加载，即可使用两个施力架，这里在结构用集成材标准中也有相应的计算公式，并且两个施力点之间的间距为木材厚度的4倍；或者， 采用手动液压泵，推压手柄时，液压缸每次排油量仅HmL ;或者， 所述液压装置的压カ范围是8 16MPa。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于当结构用木材试件的长度为抗弯受力方向上试件厚度的14倍到18倍，采用单点加载，即使用一个施カ架；当结构用木材试件的长度为抗弯受カ方向上木材厚度的18倍以上，采用两点加载，即可使用两个施力架，并且两个施力点之间的间距为木材厚度的4倍。
全文摘要
本发明提供一种结构用木材弯曲强度的检测设备，其包括一机座，在机座上置滑轨，其上设两个移动支架，移动支架上设弯曲支座，一施力装置，其中的液压缸装置设在机座上，该施力装置还包括一施力横梁和一个或一个以上施力架，在机座上设置一立柱，施力横梁可垂直或水平移动地设置在该立柱上，施力架可沿该施力横梁移动地设置在施力横梁上，该施力横梁设置在液压缸装置上的运动件上；本检测设备还包括数据采集装置，其包括在该液压缸装置上的所述运动件上设置的测力传感器和一位移传感器。本发明还提供使用该检测设备的检测方法。本方法和设备能够方便准确测量结构用木材弯曲强度。
文档编号G01N3/20GK102645380SQ201210094608
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者张伟, 杨建华, 王建功, 王晓欢, 金征 申请人:国家林业局北京林业机械研究所