木材應(yīng)力波無損檢測研究

楊學(xué)春、王立海所著的《木材應(yīng)力波無損檢測研究》比較系統(tǒng)地闡述了應(yīng)力波在原木中的傳播理論、應(yīng)力波傳播參數(shù)的影響因素分析、應(yīng)力波二維成像及三維重構(gòu)技術(shù)、應(yīng)力波成像系統(tǒng)研發(fā)、結(jié)構(gòu)用原木力學(xué)性質(zhì)估計、凍結(jié)木與非凍結(jié)木應(yīng)力波傳播比較、行道樹應(yīng)力波無損檢測等方面內(nèi)容。

《木材應(yīng)力波無損檢測研究》可作為從事木材科學(xué)與技術(shù)、森林工程、無損檢測工作的科技人員和高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)師生的參考用書。

前言

第一章 緒論

第一節(jié) 木材無損檢測概述

第二節(jié) 應(yīng)力波在木材性質(zhì)檢測中的研究現(xiàn)狀

第二章 應(yīng)力波在原木中傳播理論

第一節(jié) 原木軸向的應(yīng)力波傳播理論

第二節(jié) 原木徑向和弦向應(yīng)力波傳播理論

第三章 應(yīng)力波在原木中傳播軌跡仿真模擬

第一節(jié) 原木軸向應(yīng)力波傳播軌跡的近似模擬

第二節(jié) 原木徑向和弦向應(yīng)力波傳播軌跡近似模擬

第四章 應(yīng)力波在木材傳播的影響因素分析

第一節(jié) 擺錘沖擊力對應(yīng)力波傳播的影響

第二節(jié) 不同季節(jié)對應(yīng)力波傳播的影響

第三節(jié) 傳感器數(shù)量和空間布局對應(yīng)力波傳播的影響

第四節(jié) 木材結(jié)構(gòu)性質(zhì)對應(yīng)力波傳播的影響

第五節(jié) 含水率對應(yīng)力波在木材傳播的影響

第六節(jié) 原木斷面弦向角對應(yīng)力波傳播速度的影響

第五章 木材應(yīng)力波成像機理與成像系統(tǒng)的研究

第一節(jié) 木材應(yīng)力波二維成像的研究

第二節(jié) 木材應(yīng)力波圖像三維重構(gòu)的初步研究

第三節(jié) 應(yīng)力波木材無損檢測信號采集系統(tǒng)

第四節(jié) 原木應(yīng)力波成像系統(tǒng)的研究

第六章 凍結(jié)木與非凍結(jié)木應(yīng)力波傳播的研究

第一節(jié) 凍結(jié)與常溫狀態(tài)下活立木應(yīng)力波傳播參數(shù)比較

第二節(jié) 凍結(jié)與非凍結(jié)狀態(tài)下木材試件應(yīng)力波傳播研究

第三節(jié) 凍結(jié)與非凍結(jié)板材徑切面應(yīng)力波傳播規(guī)律試驗研究

第四節(jié) 凍結(jié)與非凍結(jié)原木橫截面應(yīng)力波傳播規(guī)律研究

第七章 結(jié)構(gòu)用原木力學(xué)性質(zhì)與應(yīng)力波傳播參數(shù)的研究

第一節(jié) 結(jié)構(gòu)用原木應(yīng)力波傳播速度的研究

第二節(jié) 原木力學(xué)特性與應(yīng)力波動彈性模量的研究

第八章 黑龍江省主要樹種腐朽應(yīng)力波斷面2D圖像分析及應(yīng)用

第一節(jié) 黑龍江省主要樹種應(yīng)力波2D圖像分析

第二節(jié) 柳樹行道樹2D應(yīng)力波檢測與安全評估

參考文獻

致謝2100433B

《木材應(yīng)力波無損檢測研究》是作者楊學(xué)春、王立海針對10多年來獲得的木材應(yīng)力波無損檢測的科研成果和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文，認真總結(jié)、歸納，形成的一本學(xué)術(shù)專著。本書比較系統(tǒng)地闡述了應(yīng)力波在原木中的傳播理論及運行軌跡、應(yīng)力波傳播參數(shù)的影響因素、應(yīng)力波二維成像機理及三維重構(gòu)技術(shù)、應(yīng)力波木材無損檢測信號采集系統(tǒng)以及木材應(yīng)力波成像系統(tǒng)、應(yīng)力波在凍結(jié)木和非凍結(jié)木傳播比較分析、結(jié)構(gòu)用原木力學(xué)性質(zhì)估計以及行道樹無損評價等內(nèi)容。期望本書可供從事相關(guān)工作的企業(yè)工程技術(shù)人員和高校相關(guān)專業(yè)的師生學(xué)習(xí)參考。

為有效檢測出加筋板中的裂紋損傷，本項目重點研究基于應(yīng)力波傳播的空間瞬時基準損傷檢測方法。針對典型加筋板結(jié)構(gòu)，基于損傷非線性本構(gòu)關(guān)系建立應(yīng)力波瞬態(tài)傳播動力學(xué)模型，研究應(yīng)力波多重反射和模式轉(zhuǎn)換以及與裂紋作用時的散射現(xiàn)象。利用非線性應(yīng)力波調(diào)制技術(shù)選擇應(yīng)力波傳遞路徑，確定空間瞬時基準作動-傳感路徑，避免了環(huán)境和工況變化的影響，得到能夠現(xiàn)場使用的損傷檢測基準信號。分離應(yīng)力波調(diào)制信號中的非線性成份，研究陣列自適應(yīng)模糊聚束方法，對加筋板中的裂紋損傷進行定位，提高波動檢測方法對結(jié)構(gòu)損傷的檢測能力。以加筋板結(jié)構(gòu)分布式壓電作動/傳感陣列作為結(jié)構(gòu)損傷檢測的物理實現(xiàn)手段，進行隨機振動工況與環(huán)境溫度變化情況下的模型實驗，驗證本方法的有效性，建立一套基于應(yīng)力波傳播的不受環(huán)境和工況干擾的更靈敏的加筋板損傷識別方法，為后續(xù)工程應(yīng)用提供理論與技術(shù)支撐。

LIGO 使用的干涉儀是邁克耳孫干涉儀，其應(yīng)用激光光束來測量兩條相互垂直的干涉臂的長度差變化。在通常情況下，不同長度的干涉臂會對同樣的引力波產(chǎn)生不同的響應(yīng)，因此干涉儀很適于探測引力波。在每一種干涉儀里，通過激光光束來量度引力波所導(dǎo)致的變化，可以用數(shù)學(xué)公式來描述；換句話說，假設(shè)從激光器發(fā)射出的光束，在傳播距離L之后，被反射鏡反射回原點，其來回過程中若受到引力波影響，則行程所用時間將發(fā)生改變，這種時間變化可以用數(shù)學(xué)公式來坐定量描述。

更仔細地描述，假設(shè)一束引力波是振幅為h的平面波，其傳播方向與激光器的光束傳播方向的夾角為

伯納德·舒爾茨把這一公式稱作“三項公式”，其為分析所有干涉儀對信號響應(yīng)的出發(fā)點。單徑系統(tǒng)也可以使用三項公式 ，但其靈敏度是被時鐘的穩(wěn)定性所限制。干涉儀的兩條干涉臂可以相互用來當(dāng)做時鐘比較，因此，干涉儀是非常靈敏的光束探射器。

假設(shè)干涉臂長超小于引力波的波長，則干涉臂與引力波相互作用的關(guān)系可近似為

假設(shè)引力波傳播方向垂直于光束傳播方向，即兩者之間的夾角為{\displaystyle heta =\pi /2}，則三項公式變?yōu)?

注意到這導(dǎo)數(shù)只跟返回時的引力波振幅

因此，只要能夠量度返回電磁波的紅移，則可估算引力波振幅的改變。假設(shè)干涉臂長超小于引力波的波長，則干涉臂與引力波相互作用的近似關(guān)系式為

引力波對于干涉儀所產(chǎn)生的響應(yīng)是這兩個關(guān)系式的差值：

LIGO的長度為4千米的干涉臂由振幅為10的引力波所引起的長度變化為：