一种连续检测定向刨花板载荷条件下面内应变分布的方法与流程

本发明属于木质材料性能检测技术领域，具体地说，涉及一种连续检测定向刨花板载荷条件下面内应变分布的方法。

背景技术：

定向刨花板是将拌胶刨花按其纤维方向纵行排列，而芯层刨花横向排列，组成三层结构板胚，进而热压制成定向刨花板。具有结构均匀、不易翘曲、幅面大等优点，可以替代实木类产品应用于建筑领域。定向刨花板的发展与利用对于缓解木材供需矛盾、保护森林资源具有重要的现实意义。实际生产过程中，刨花尺寸、刨花纤维方向以及刨花铺装的方式存在一定的不确定性。这使得定向刨花板在载荷作用下应力分布规律不明显，为更科学的评价定向刨花板的物理力学性能和更精确的预测定向刨花板的使用寿命，检测载荷作用下定向刨花板的面内应变则显得尤为重要。

为了更加精确的评价定向刨花板力学性能，gb/t17657(2013)定义了载荷作用下定向刨花板力学性能的标准测试方法。专利定向刨花板和定向人造板(申请号：201711302868.7公开/公告号：cn108162121a)公布了控制包括芯层上层、芯层中间层和芯层下层刨花方向的一种刨花板生产方式。(申请号：201510379392.1公开/公告号：cn104915572a)公布了一种高效准确预测frp增强结构用集成材木梁极限弯矩的方法。但迄今为止，实时连续测量木质材料载荷条件下应变分布的研究报道仍然较少，还未有基于数字散斑开发连续检测定向刨花板内部应变分布的报道。掌握层间应变分布有助于客观的评价定向刨花板实际使用过程中的物理力学性能，也可更准确的预测定向刨花板的使用寿命。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对定向刨花板载荷条件下力学性能难预测，应变分布不规律的问题，本发明公开了一种在加载过程中连续检测定向刨花板面内应变分布的方法。通过在定向刨花板一侧面绘制散斑，并使用高速摄像机连续记录加载过程中散斑位置的迁移情况，实现面内剪切应变和弯曲应变的实时检测。使用0.5mm黑色中性笔绘制散斑可以有效避免定向刨花板侧面凸凹不平引起的散斑绘制难的问题。同步加载和记录散斑位置迁移过程，可以得出特定载荷条件下的面内应变分布。通过correlatedsolutions软件可整理得出定向刨花板面内剪切应变和弯曲应变在局部区域的连续变化。

为解决上述技术问题，本发明提供一种连续检测定向刨花板载荷条件下面内应变分布的方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)在定向刨花板侧面内绘制散斑；

(2)使用万能力学试验机对定向刨花板试件施加载荷；

(3)加载过程中使用数字散斑应变测量仪连续记录加载过程中散斑的位置迁移；

(4)对步骤(3)中所得散斑位置迁移使用correlatedsolutions软件计算剪切应变和弯曲应变分布，并进行整理，得出加载过程中定向刨花板面内层间应变分布变化。

优选地，所述步骤(1)中，绘制散斑的具体方法为：首先使用砂纸对试件一侧面进行砂光，然后使用0.5mm黑色中性笔绘制散斑，单个散斑面积为0.2±0.05mm²。

优选地，所述步骤(2)中，采用三点弯曲法对试件施加载荷，加载速度为3mm/min，instron万能力学试验机可以记录精度为0.001n的加载载荷。

优选地，所述步骤(3)中，手动调节加载辊高度，使加载辊无压接触定向刨花板上表面，然后同时开始施加载荷和开启高速摄像机，实现并同步记录加载载荷和散斑位置的迁移，其中高速摄像机每300ms记录一次散斑位置。

优选地，所述步骤(4)中，使用correlatedsolutions软件，以无压条件下散斑位置图片为基准，计算特定载荷条件下的面内剪切应变和弯曲应变分布，特定载荷条件下散斑图片的检索方式为：

t1＝1000×t2/300

其中t1:特定载荷对应的加载时间，单位为s；t2:特定载荷条件下的散斑图片编号。

优选地，所述步骤(4)中，将correlatedsolutions软件得出的应变值使用matlab软件整理得出面内应变分布。

优选地，所述步骤(4)中，通过计算定向刨花板上层、中层和下层的面内应变均值，得出定向刨花板面内层间应变分布，

层间应变＝(∑t|s|)/t

其中s:定向刨花板特定层内的应变；t:特定层的厚度，单位为mm。

本发明所达到的有益效果：

(1)本发明是一种连续检测定向刨花板载荷条件下面内应变分布的方法，相较于传统的宏观力学性能检测和评价，面内应变分布可以更好的掌握定向刨花板物理力学性能，这有助于更加科学的评价定向刨花板的物理力学性能及使用寿命预测

(2)本发明可以实现定向刨花板面内应变分布的连续检测，可实时监控定向刨花板使用过程中面内应变分布，这有助于实现定向刨花板使用过程中风险防控；

(3)本发明使用无损检测技术实现定向刨花板面内应变分布的连续检测，该方法不需对定向刨花板进行破坏、准确性高、且不受环境温、湿度条件的限制；

(4)本发明可以实现特定载荷条件下定向刨花板面内应变分布的表征，这有助于实现定量分析载荷与应变分布的关联机制。

附图说明

图1为本发明设备示意图；

图2为本发明实施例1中特定载荷条件下定向刨花板面内层间应变分布图；

图3为将correlatedsolutions软件得出的应变值使用matlab软件整理得出面内应变分布图。

图中各主要附图标记的含义为：1.散斑绘制区域，2.高速摄像机，3.led灯，4.支撑辊，5.加载辊，6.散斑。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种连续检测定向刨花板载荷条件下面内应变分布的方法，包括如下步骤：

1)选用杨木制3层定向刨花板为试验材料，板子厚度为19.0mm，上、中、下板层厚度分别为(4.0mm/11.0mm/4.0mm)，制作表面积为50×400mm²的试件，其中上下表层刨花纤维方向与试件长度方向一致。

2)使用砂纸对试件一侧面实施砂光处理，后用0.5mm黑色中性笔绘制散斑6(见图1)，单个散斑面积为0.2±0.05mm²，散斑绘制区域1位于试件长度上方向的中心区域，面积为50×70mm²。

3)使用instron万能力学试验机和三点弯曲法对试件施加载荷，其中两支撑辊4间距离为260mm，加载辊5加载速度为3mm/min。

4)手动调节加载辊5高度，使加载辊5无压接触定向刨花板上表面，然后同时开始施加载荷和开启高速摄像机2，实现并同步记录加载载荷和散斑位置的迁移，其中高速摄像机2每300ms记录一次散斑位置。

5)使用correlatedsolutions软件，以无压条件下散斑位置图片为基准，计算特定载荷条件下的面内剪切应变和弯曲应变分布。特定载荷条件下散斑图片的检索方式为：

t1＝1000×t2/300

其中t1:特定载荷对应的加载时间(s)；t2:特定载荷条件下的散斑图片编号。

6)通过计算定向刨花板上层，中层和下层的面内应变均值，得出特定载荷条件下定向刨花板面内层间应变分布(见图2)。

实施例2

一种连续检测定向刨花板载荷条件下面内应变分布的方法，包括如下步骤：

1)选用杨木制3层定向刨花板为试验材料，板子厚度为16.0mm，上、中、下板层厚度分别为(3.5mm/9.0mm/3.5mm)，制作表面积为50×400mm²的试件，其中上下表层刨花纤维方向与试件长度方向一致。

2)使用砂纸对试件一侧面实施砂光处理，后用0.5mm黑色中性笔绘制散斑，单个散斑面积为0.2±0.05mm²，散斑绘制区域位于试件长度上方向的中心区域，面积为50×70mm²。

3)使用instron万能力学试验机和三点弯曲法对试件施加载荷，其中两支撑辊间距离为260mm，加载辊加载速度为3mm/min，

4)手动调节加载辊高度，使加载辊无压接触定向刨花板上表面，然后同时开始施加载荷和开启高速摄像机，实现并同步记录加载载荷和散斑位置的迁移，其中高速摄像机每300ms记录一次散斑位置。

5)使用correlatedsolutions软件，以无压条件下散斑位置图片为基准，计算特定载荷条件下的面内剪切应变和弯曲应变分布。特定载荷条件下散斑图片的检索方式为：

t1＝1000×t2/300

其中t1:特定载荷对应的加载时间(s)；t2:特定载荷条件下的散斑图片编号。

6)通过计算定向刨花板上层，中层和下层的面内应变均值，得出特定载荷条件下定向刨花板面内层间应变分布。

实施例3

一种连续检测定向刨花板载荷条件下面内应变分布的方法，包括如下步骤：

1)选用杨木制3层定向刨花板为试验材料，板子厚度为13.0mm，上、中、下板层厚度分别为(3.0mm/7.0mm/3.0mm)，制作表面积为50×400mm²的试件，其中上下表层刨花纤维方向与试件长度方向一致。

2)使用砂纸对试件一侧面实施砂光处理，后用0.5mm黑色中性笔绘制散斑，单个散斑面积为0.2±0.05mm²，散斑绘制区域位于试件长度上方向的中心区域，面积为50×70mm²。

3)使用instron万能力学试验机和三点弯曲法对试件施加载荷，其中两支撑辊间距离为260mm，加载辊加载速度为3mm/min，

4)手动调节加载辊高度，使加载辊无压接触定向刨花板上表面，然后同时开始施加载荷和开启高速摄像机，实现并同步记录加载载荷和散斑位置的迁移，其中高速摄像机每300ms记录一次散斑位置。

5)使用correlatedsolutions软件，以无压条件下散斑位置图片为基准，计算特定载荷条件下的面内剪切应变和弯曲应变分布。特定载荷条件下散斑图片的检索方式为：

t1＝1000×t2/300

其中t1:特定载荷对应的加载时间(s)；t2:特定载荷条件下的散斑图片编号。

6)通过计算定向刨花板上层，中层和下层的面内应变均值，得出特定载荷条件下定向刨花板面内层间应变分布。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。