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原文传递一种含水率可控木材微力学测量装置及其测量方法

专利名称：	一种含水率可控木材微力学测量装置及其测量方法
摘要：	本发明涉及一种含水率可控木材微力学测量装置，包括升降装置；连接装置，用于连接升降装置和待测木纤维的第一端部，升降装置通过连接装置提拉待测木纤维；称重装置，在称重装置上设置有第一底座，第一底座固定连接待测木纤维的第二端部，第一底座置于称重装置的称重盘上；可调温湿度容器，容器内设置有加热片和加湿器，称重装置和待测木纤维置于可调温湿度容器内，在容器内还设置有用于检测待测木纤维周侧环境温湿度的温湿度探针；待测木纤维竖直设置。该装置可检测不同含水率下木纤维的弹性模量和拉伸长度；解决了木材领域的测量难题且设备简单，成本低廉，测量精度高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京林业大学
发明人：	张耀丽;蒯炳斌;单舒雅;赵婉婉;詹天翼;王旋;梁睿
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910398496.5
公开号：	CN110082209A
代理机构：	南京纵横知识产权代理有限公司
代理人：	董建林
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	210037 江苏省南京市龙蟠路159号
主权项：	1.一种含水率可控木材微力学测量装置，其特征在于：包括升降装置；连接装置，用于连接所述升降装置和待测木纤维的第一端部，所述升降装置通过所述连接装置提拉所述待测木纤维；称重装置，在所述称重装置上设置有第一底座，所述第一底座固定连接所述待测木纤维的第二端部，所述第一底座置于所述称重装置的称重盘上；可调温湿度容器，所述容器内设置有加热片和加湿器，所述称重装置和所述待测木纤维置于所述可调温湿度容器内，在所述容器内还设置有用于检测所述待测木纤维周侧环境温湿度的温湿度探针；所述待测木纤维竖直设置。 2.根据权利要求1所述的含水率可控木材微力学测量装置，其特征在于：所述升降装置为滑走式切片机，所述连接装置通过标本固定器固定连接所述滑走式切片机，所述滑走式切片机的步进为微米级。 3.根据权利要求2所述的含水率可控木材微力学测量装置，其特征在于：所述标本固定器包括第二底座、滑板和调节杆，所述第二底座设有立板，所述立板与所述滑板相对设置，所述第二底座上还设有滑槽，所述滑板沿所述滑槽在一维方向上靠近或远离所述立板，所述滑板通过所述调节杆将所述连接装置夹持于所述滑板与所述立板之间。 4.根据权利要求3所述的含水率可控木材微力学测量装置，其特征在于：在所述第二底座上设有螺孔，所述螺孔轴向与所述滑板移动方向一致，所述调节杆为螺杆，所述调节杆一端穿过所述螺柱后连接所述滑板，通过旋转所述调节杆调整所述滑板与所述立板对所述连接装置的夹持力。 5.根据权利要求1所述的含水率可控木材微力学测量装置，其特征在于：所述连接装置为L型支架，所述L型支架一端固定连接所述升降装置，另一端连接待测木纤维的第一端部。 6.根据权利要求1所述的含水率可控木材微力学测量装置，其特征在于：所述待测木纤维与所述连接装置通过紫外光固化胶粘剂进行粘接；所述第一底座为铜块，第一底座与待测木纤维之间用紫外光固化胶粘剂胶稳固粘结。 7.根据权利要求1所述的含水率可控木材微力学测量装置，其特征在于：所述称重装置为电子天平。 8.一种权利要求1所述的含水率可控木材微力学测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤 S01 将称重装置读数归零；调整所述容器内温湿度至设定值； S02 通过所述升降装置和所述连接装置提拉所述待测木纤维，记录所述升降装置位移和所述称重装置读数，根据所述称重装置的读数和初始读数得到拉伸载荷，根据所述升降装置位移得到该载荷下的绝对伸长量；继续拉伸直至木材纤维在长度方向发生断裂得到木纤维的断裂载荷； S03 根据所述拉伸载荷、断裂载荷和绝对伸长量得到待测木纤维的弹性模量、拉伸强度。 9.根据权利要求8所述的含水率可控木材微力学测量装置的测量方法，其特征在于：具体包括以下步骤 (1)用高倍显微镜测量待测木纤维的横截面尺寸，得到待测木纤维横截面面积S； (2)将称重装置置于穿过容器的连接装置下方，所述连接装置为L型支架，L型支架一端正对所述称重装置； (3)将待测木纤维通过第一底座放置于称重装置上，通过升降装置使L型支架降落至与所述第一底座接触，并调整使第一底座的中心点与L型支架一端的中心点完全重合，竖直方向上提升所述L型支架与所述第一底座分离； (4)采用紫外光固化胶粘剂将待测木纤维的一端先与第一底座粘连好，待测木纤维固定在第一底座中心点上； (5)调节升降装置使L型支架下移至与待测木纤维另一端刚好触碰为止，用紫外光固化胶粘剂将二者粘连，将称重装置的读数归零； (6)调整容器内温湿度至设定值； (7)在待测木纤维线弹性范围内，通过控制升降装置对待测木纤维进行拉伸，产生拉伸载荷F，记录升降装置的升高位移即为单根待测木纤维在该载荷下的绝对伸长量dL，同时记录该伸长量下的电子天平读数m，计算拉伸载荷F＝－mg；根据式(1)计算单根待测木纤维的弹性模量E，其中：F为拉伸载荷，S为纤维的截面积，L为纤维的初始长度，dL为纤维的伸长量； (8)继续移动L型支架对待测木纤维进行拉伸至设定距离，再次记录待测木纤维的绝对伸长量dL及电子天平读数m，并根据式(1)计算待测木纤维的弹性模量E；至少做5组数据取平均值作为弹性模量的测试数据； (9)控制升降装置进一步对待测木纤维进行拉伸直至待测木纤维在长度方向发生断裂，记录断裂发生时的电子天平的读数mc，计算临界载荷Fc＝－mcg； (10)根据式(2)计算待测木纤维的拉伸强度σ，其中，Fc为纤维断裂时的临界载荷，S为纤维的截面积。 10.根据权利要求9所述的含水率可控木材微力学测量装置的测量方法，其特征在于：所述升降装置为滑走式切片机，所述待测木纤维的初长测量方法为：待测木纤维端部与所述L型支架粘结且所述待测木纤维所受拉伸载荷为零时，所述滑走式切片机的步进为零；待测木纤维断裂后，天平示数自动归零，操作滑走式切片机下移L型支架直至L型支架上的紫外固化胶与第一底座上的紫外固化胶正好触碰为止，此时天平示数刚好为正，记录此时的步进长度，该长度即为单根木材纤维的初始长度L。
所属类别：	发明专利