|
Измерение скорости звука в древесине Санкт-Петербургский государственный морской технический университет Научный руководитель: Легуша Федор Федорович, д. ф.-м. н. В последние годы на кафедре физики СПбГМТУ разработана новая ультразвуковая технология уплотнения и формообразования изделий из сырой цельной древесины. В основу разработанной технологии положен тот факт, что при уплотнении древесины имеет место улучшение ее физико-механических параметров по сравнению с исходным материалом. По этой причине данная технология применяется для переработки в первую очередь древесины деревьев, относящихся к не деловой древесине и имеющих малую плотность. В виду того, что в процессе формирования изделия изменяются физико-механические параметры вещества необходимо иметь надежные методы контроля если не всего комплекса параметров, то хотя бы основных параметров, входящих в этот комплекс и наиболее полно характеризующих физические свойства изделия. При этом контроль параметров древесины должен производится на трех этапах: 1) контроль параметров заготовки (древесина еще не уплотнена), 2) контроль параметров вещества в процессе формирования изделия, 3) контроль параметров вещества готового изделия. Основные требования к приборам, предназначенным для измерения параметров древесины, были сформулированы следующим образом. Эти приборы должны выпускаться в России и, следовательно, быть доступны любым потребителям. Процедура измерений должна отличаться простотой и в то же время обеспечивать высокую точность измерений. Анализ современных методов измерений физико-механических параметров диэлектрических материалов позволил выбрать два акустических метода, которые в наибольшей степени удовлетворяли сформулированным выше условиям. Это метод свободных колебаний и импульсный метод. В первом случае измеряемым параметром является собственная частота первой моды изгибных колебаний, а во втором случае производится прямое измерение соответствующих значений скорости звука. Используемые в рассматриваемом технологическом процессе деревянные изделия (заготовка и готовый продукт) удовлетворяют определению протяженного цилиндра, тория колебаний которого хорошо разработана. Это позволяет использовать готовые выражения, для расчета по результатам измерений соответствующих компонент модуля упругости и коэффициента Пуассона древесины. Измерения проводились как на образцах из уплотненной древесины, так и на образцах из древесины, имеющей естественную плотность. Эти измерения показали, что предлагаемые методы измерений механических характеристик древесины хорошо дополняют друг друга и могут быть использованы для обеспечения данной технологии.В ходе измерений было установлено, что измеряемые параметры связаны не только с плотностью и упругими свойствами вещества древесины, но и с ее влажностью. При этом так же было установлено, что скорость звука вдоль оси заготовки в процессе ее уплотнения остается практически постоянной величиной, а радиальная составляющая скорости звука может изменяться в несколько раз в зависимости от степени уплотнения вещества древесины. Кроме того, в ходе измерений были установлены признаки наличия дефектов в древесине и, следовательно, на базе рассматриваемых акустических методов может быть реализована процедура неразрушающего контроля как заготовок, так и готовых изделий из уплотненной древесины. |
| (c) АСФ России, 2001 |