本发明专利技术提供一种能够提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比精度的方法，该方法中，所述弯曲梁为宽b、厚h的长方体，加载跨度长l，横向应变片贴在弯曲梁的中间跨中心点位置，纵向应变片与横向应变片接触；长厚比l/h为16～20；宽厚比b/h为1～2。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
GB/T 1936.2-2009木材抗弯弹性模量的测定方法，通过测量四点弯曲梁跨中挠度 推算出木材的抗弯弹性模量。标准中给出的推算弹性模量公式是没有计入剪力对跨中挠度 影响的。 由于木材的顺纹弹性模量一般要比相应的剪切模量大一个数量级，故剪力对四点 弯曲木梁跨中挠度的影响是不容忽略的。 测定木材泊松比常用轴向压缩或拉伸试验，压缩试件的尺寸为20mm X 20mm X 30mm 或30mm X 30mm X 60mm。轴向压缩需借助试验机加载、且加载要求对中、试件表面平整且与试 验机压头接触要减小摩擦力，因此轴向压缩试验条件比较苛刻，实现困难，以致测试数据分 散性偏大。 四点弯曲梁用于测试弹性模量和泊松比时，对于弯曲梁上、下表面各点虽可近似 视为单向应力状态，但横向应变与纵向应变比值却随点的位置发生变化，若采用悬臂梁或 四点弯曲梁作为静态测定泊松比的试件，则存在十字应变花应贴在梁表面的什么位置上， 才能用测量的横向应变与纵向应变比值得到材料泊松比的问题?事实上，四点弯曲梁上、下 表面除有纵向应力σ χ，还存在横向应力％，只不S〇y〈〈〇x，故称为梁上、下表面处于近似地单 向应力状态，这种近似性对各向同性在测试泊松比时可以忽略，但对于正交各向异性的木 材，例如云杉，即使〇 y只是σχ的6%。，由于顺纹弹性模量比横纹弹性模量要大一个数量级，故 在测试泊松比时也会造成不能容忍的相对误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比精度 的方法。 本专利技术的，所述弯曲梁为 宽b、厚h的长方体，加载跨度长1，横向应变片贴在弯曲梁的中间跨中心点位置，纵向应变片 与横向应变片接触;长厚比Ι/h为16~20;宽厚比b/h为1~2。上述的，所述加载点位置 按 1/3-1/3-1/3、1/4-1/2-1/4 或 1/5-31/5-1/5 四点弯曲加载。上述的，测木材弦切面、 径切面泊松比时，其弯曲梁尺寸为280mmX20mmX 20mm，按1/3-1/3-1/3四点弯曲加载，加载 跨度1为240mm。上述的，测木材横切面泊 松比时，其弯曲梁尺寸220mmX 20mmX 20mm，按1/4-1/2-1/4四点弯曲加载，加载跨度1为 240mm〇本专利技术的有益效果：申请人发现，在四点弯曲加载的纯弯曲区段上纵向应变基本 上不随位置变化;但横向应变按绝对值来说是随χ/l增加而增加的（X轴是以弯曲梁的一侧 的支撑点为原点，沿着弯曲梁的长度方向延伸）。纵向、横向应变的这种变化特征导致:可以 用纯弯曲区段上任意点的纵向应变推算E，而测量泊松比必须用中心点的- ey/ex值估计，否 则会造成较大误差。根据横向应变和纵向应变在纯弯曲区段的变化规律，为保证泊松比的 测试精度，应变花的横向应变片粘贴于梁上、下表面的中心点，而纵向应变片要紧靠横向应 变片粘贴。另外，说明试件尺寸和四点弯曲加载点位置也是影响木材泊松比测试精度的二 个重要因素，在长厚比Ι/h为16~20、宽厚比b/h为1~2的情形下，测试木材弹性模量和泊松 比，尤其是测试泊松比更加准确。【附图说明】图1是四点弯曲梁加载示意图；图2是P/2作用1/3计入剪力时跨中挠度；图3是云杉试件在纯弯曲区段-ey/ex-x/l变化示意图；图4是云杉试件在纯弯曲区段-εζ/εχ-Χ/1变化示意图；图5是云杉四点弯曲梁在纯弯曲区域应变分布图；图6是应变花粘贴位置示意图。【具体实施方式】 下面对本专利技术做详细说明。 1四点弯曲梁用于测定木材抗弯弹性模量 GB/T 1936.2-2009木材抗弯弹性模量测定方法中，采用1/3，1/3，1/3四点弯曲加 载的梁为试件，通过测量梁跨中挠度推算木材抗弯弹性模量，如图1所示。梁中间的1/3跨处于纯弯曲，即梁在这区段所有截面上，剪力为零，弯矩为常量，即 弯矩不随截面位置变化;而左、右的1/3跨处于横力弯曲，即截面上不但存在弯矩，还存在剪 力。GB/T 1936.2-2009木材抗弯弹性模量测定方法中给出的由梁跨中挠度推算木材弹抗弯 性模量公式中只考虑到弯矩，没有计入左、右的1/3跨中剪力对梁中点挠度的影响，分析表 明对木材而言，由于木材顺纹弹性模量比其剪切模量要大一个数量级，故剪力的忽略对木 材抗弯弹性模量测试值的影响要比各向同性材料大的多，致使木材抗弯弹性模量测试值产 生相当大的误差。 GB/T 1936.2-2009木材抗弯弹性模量测定方法规定：四点弯曲1/3-1/3-1/3加载 (图1 )，试件尺寸300mm X 20mm X 20mm(加载跨度240mm)，按80mm-80mm-80mm即在试验机上实 现四点弯曲1/3-1/3-1/3加载，规定下限载荷Ρτ=300Ν，上限载荷Pi：=700N，故ΛΡ = 400Ν。 弹性模量按跨中挠度测试值推算： 2}ΑΡ? . (1) lOSAr/;/?1 式中：ΛΡ-载荷增量N; Ay-梁跨中挠度增量;1 一试件跨度mm;b-试件宽度mm; h-试件厚(高)度mm。E导出单位MPa。式（1)没有计入梁中剪力对其跨中挠度的影响，但是测量到的是弯矩和剪力共同 作用下的挠度，这样一来，应用式(1)推算的抗弯弹性模量偏小。 下面计入四点弯曲梁中的剪力对其跨中挠度的影响，以此对式(1)进行修正。 在梁1/3处作用载荷P/2(图2)时，计入剪力在跨中1/2处产生的挠度y(l/2)可表示 为： ；τ · 2 ΕΙν{1 / 2) = ?Ψ + - -- PI, k 2592 G 12 式中：I一梁截面惯性矩；i一梁截面回转半径；k一截面因子，对矩形截面k = 0.913〇 根据叠加原理，考虑对称性，梁1/3、21/3处作用P/2时(受载如图1所示，1/3-1/3-1/3四点弯曲加载），在跨中1/2处产生的挠度为 Efy{l/2)- 4- - --PIik 12% (7 12 γχ pr f j2 E =----(1+9J913--τ/?) 12%/r(//2) (7 对于宽b、高h的矩形截面梁，???/72Λ = 0.913，/ = ^Μ'，有 ο ^ pj'> tr ι Α Ε 二~η? .+.().8572---) (2) 108.^/,2)/41 G /- 比较式（1)和式(2)，式(2)右边括号内的第二项是剪力相对于弯矩产生跨中挠度 的百分数。该百分数与梁长高比平方和弹性模量与剪切模量比有关系。 国标GB/T 1936.2-2009中的试件尺寸满足l = 12h，将其代入式（2)，得 μ ￡ 二一--.(1 + 0.00595-) (3) 108Δγ(//2)Λ/;' G ' 式(2)或式(3)是计入剪力后对式（1)的修正式，修正的大小与E/G比值和梁的跨厚 比有关。 对于各向同性材料E/G = 2(l+y),当μ = 0·2-0·4时，E/G = 2·4-2·8，对于l/h = 12的 四点弯曲梁，在1/3-1/3-1/3加载方式下，梁内剪力对跨中挠度的影响在1.4%-1.7%范围 内，故可以忽略，但对于木材就不同了，例如云杉弦面弹性模量El= 11.6GPa、而顺纹-弦面 剪切模量GLT = 0.72GPa，于是El/Glt= 16.本文档来自技高网...
【技术保护点】
提高四点弯曲梁测试木材弹性模量和泊松比精度的方法，所述弯曲梁为宽b、厚h的长方体，加载跨度长l，其特征是：横向应变片贴在弯曲梁的中间跨中心点位置，纵向应变片与横向应变片接触；长厚比l/h为16～20；宽厚比b/h为1～2。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王正，王刚刚，高子震，王韵璐，曹瑜，李敏敏，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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