Определение модуля упругости древесины

Для определения модуля упругости древесины используют резонансный метод, описанный в ГОСТ 16483.31-74 «Древесина. Резонансный метод определения модулей упругости и сдвига и декремента затуханий».

Согласно ГОСТ 16483.31-74, сущность метода заключается в возбуждении у образца со свободными концами продольных колебаний основной гармоники и изгибных колебаний второго обертона; по частотам резонансных колебаний определяют модуль упругости и модуль сдвига, а по ширине резонансных пиков -логарифмический декремент затуханий.

Соответственно, для определения динамического модуля упругости  необходими с высокой точностью определять резонансную частоту продольных колебаний образца.

Специалисты компании ZETLAB провели эксперимент по определению резонансной частоты при помощи программного обеспечения и измерительных устройств ZETLAB.

В качестве образца был использован фрагмент древесины, длиной 35 мм:

При помощи контроллера системы управления виброиспытаними ZET 028 через вибростенд образец подвергался воздействию вибрации.

Сигналы с акселерометров обрабатывались в программе «Взаимный узкополосный спектр», которая позволяет проводить анализ частотных характеристик физических систем, на вход которых поступает некоторое возмущение.

Оценка характеристик приведена на графиках ниже:
1) На графике приведены амплитудная и фазовая характеристики объекта испытаний. Как видно, амплитудная характеристика обладает отчётливым пиком на частоте ∼ 4447,9 Гц, а фазовая характеристика резко меняется на той же частоте. Это свидетельствует о первой нормальной моде объекта, за которой и будет вестись наблюдение.

2) В таблице регистрируется резонансная частота и рассчитываются дополнительные параметры, соответствующие данной моде колебаний:

3) В течение испытаний самописец сигналов записывает все зарегистрированные значения резонансной частоты образца.
По графику видно, что резонансная частота на всем протяжении испытаний (в данном случае 10 минут) определяется с высокой точностью (погрешность не более 0,1 %).

Последующая обработка результатов ведется при помощи вычислений.
Модуль упругости рассчитывается по формуле:

где b, h, l – соответственно ширина, высота и длина образца, м
m – масса образца, кг
f – резонансная частота, Гц
β – поправка на массу прикрепленных датчиков и штифта, равная отношению массы образца с дополнительным весом к массе образца без него.

Эксперимент показал, что при помощи программного обеспечения и устройств ZETLAB можнос высокой точностью определять требуемые характеристики, а также автоматизировать процесс определения резонансной частоты древисины, а соответственно и модулей упругости.