对原木中微小单元进行动力学分析,确定应力波沿原木轴向传播的波动方程,应用分离变量法,得出应力波沿原木轴向传播的位移、速度、应力和应变方程。根据波动学理论中的反射和透射原理,从传播方向与界面垂直和不垂直2个方面得出界面两侧位移、速度、应力、应变的关系式。在此基础上,建立传播方向与界面垂直情况下的应力波沿原木径向或弦向传播的位移、速度、应力和应变方程。从这些方程可以得出:微小单元的位移、速度、应力和应变不仅与原木试件的弹性模量、密度有关,而且与小锤的敲击力、小锤与原木试件作用时间、敲击方向有关。
By dynamics analysis of microunit, the mathematical models of propagation of stress wave along the axis_direction of a log were founded. The displacement equation, velocity equation, stress equation and strain equation were established by using the method of separation of variables. After this, the relations of displacement velocity, stress and strain at both sides of interface were presented according to the reflection and transmission principles of stress wave. On the basis of this, the transmission equations of displacement, velocity, stress and strain of stress wave alone the diameter-direction or string-direction of a log were founded as the propagation direction is vertical on the interface. The results of analysis and experiments showed that the propagation of stress wave in a log was affected by not only the wood physical properties but also the shocking force strength, shocking area, shocking direction and response time to shockings. All these equations will be theoretical references for testing log properties by using stress wave method.
全 文 ：第 wt卷 第 x期
u s s x年 | 月
林 业 科 学
≥≤∞× ≥∂ ∞ ≥≤∞
∂²¯1wt o²1x
≥ ³¨qou s s x
应力波在原木中传播理论的研究
杨学春 王立海
k东北林业大学 哈尔滨 txsswsl
摘 要 } 对原木中微小单元进行动力学分析 o确定应力波沿原木轴向传播的波动方程 o应用分离变量法 o得出应
力波沿原木轴向传播的位移 !速度 !应力和应变方程 ∀根据波动学理论中的反射和透射原理 o从传播方向与界面垂
直和不垂直 u个方面得出界面两侧位移 !速度 !应力 !应变的关系式 ∀在此基础上 o建立传播方向与界面垂直情况
下的应力波沿原木径向或弦向传播的位移 !速度 !应力和应变方程 ∀从这些方程可以得出 }微小单元的位移 !速度 !
应力和应变不仅与原木试件的弹性模量 !密度有关 o而且与小锤的敲击力 !小锤与原木试件作用时间 !敲击方向有
关 ∀
关键词 } 应力波 ~原木 ~传播理论 ~分离变量法
中图分类号 }≥z{t1v{ ~vwz1w 文献标识码 } 文章编号 }tsst p zw{{kussxlsx p stvu p sz
收稿日期 }ussw p ts p u{ ∀
基金项目 }高等学校博士学科点专项科研基金项目/基于应力波原木内部缺陷检测机理的研究0 ~引进国际先进林业科学技术项目≈|w{项
目 }ussu p v|ktl ∀
Στυδψ ον τηε Προπαγατιον Τηεοριεσ οφ Στρεσσ Ωαϖειν Λογ
≠¤±ª÷∏¨¦«∏± • ¤±ª¬«¤¬
k Νορτηεαστ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβινtxsswsl
Αβστραχτ }
¼ §¼±¤°¬¦¶¤±¤¯¼¶¬¶²©°¬¦µ²∏±¬·o·«¨ °¤·«¨ °¤·¬¦¤¯ °²§¨ ¶¯²©³µ²³¤ª¤·¬²±²©¶·µ¨¶¶º¤√¨ ¤¯²±ª·«¨ ¤¬¬¶p§¬µ¨¦·¬²±²©
¤ ²¯ª º¨ µ¨ ©²∏±§¨§q׫¨ §¬¶³¯¤¦¨ °¨ ±·¨ ∏´¤·¬²±o√¨ ²¯¦¬·¼ ¨´ ∏¤·¬²±o¶·µ¨¶¶¨´ ∏¤·¬²±¤±§¶·µ¤¬± ¨´ ∏¤·¬²± º¨ µ¨ ¶¨·¤¥¯¬¶«¨§¥¼ ∏¶¬±ª
·«¨ °¨ ·«²§²©¶¨³¤µ¤·¬²±²©√¤µ¬¤¥¯ ¶¨q©·¨µ·«¬¶o·«¨ µ¨ ¤¯·¬²±¶²©§¬¶³¯¤¦¨ °¨ ±·√¨ ²¯¦¬·¼o¶·µ¨¶¶¤±§¶·µ¤¬±¤·¥²·«¶¬§¨¶²©¬±·¨µ©¤¦¨
º¨ µ¨ ³µ¨¶¨±·¨§¤¦¦²µ§¬±ª·²·«¨ µ¨©¯ ¦¨·¬²± ¤±§·µ¤±¶°¬¶¶¬²± ³µ¬±¦¬³¯ ¶¨²©¶·µ¨¶¶º¤√¨ q ± ·«¨ ¥¤¶¬¶²©·«¬¶o·«¨ ·µ¤±¶°¬¶¶¬²±
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©²∏±§¨§¤¶·«¨ ³µ²³¤ª¤·¬²± §¬µ¨¦·¬²± ¬¶ √¨ µ·¬¦¤¯ ²± ·«¨ ¬±·¨µ©¤¦¨ q ׫¨ µ¨¶∏¯·¶²© ¤±¤¯¼¶¬¶¤±§ ¬¨³¨µ¬°¨ ±·¶¶«²º¨ §·«¤··«¨
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¶«²¦®¬±ª¤µ¨¤o¶«²¦®¬±ª§¬µ¨¦·¬²±¤±§µ¨¶³²±¶¨ ·¬°¨ ·²¶«²¦®¬±ª¶q¯¯·«¨¶¨ ¨´ ∏¤·¬²±¶º¬¯¯ ¥¨ ·«¨²µ¨·¬¦¤¯ µ¨©¨µ¨±¦¨¶©²µ·¨¶·¬±ª ²¯ª
³µ²³¨µ·¬¨¶¥¼ ∏¶¬±ª¶·µ¨¶¶º¤√¨ °¨ ·«²§q
Κεψ ωορδσ} ¶·µ¨¶¶º¤√¨ ~ ²¯ª~³µ²³¤ª¤·¬²±·«¨²µ¬¨¶~ °¨ ·«²§²©¶¨³¤µ¤·¬²± ²©√¤µ¬¤¥¯ ¶¨
应力波作为一种无损检测方法 o由于其不受被测木材形状和尺寸的限制和影响 o不损坏被测木材 o正传
感器和被测木材之间不用任何耦合剂 o从 us世纪 ys年代开始 o已经在木材工业领域k如木材缺陷的判断 !木
材力学性质的检测等方面l得到了广泛的应用k杨学春等 oussul ∀如美国 !日本 !台湾等国家和地区的研究人
员 o用应力波计时器k¶·µ¨¶¶º¤√¨ ·¬°¨ µl等设备对木材的力学性质k弹性模量l !木材的缺陷检测进行了研究 o用
应力波测试仪器测得应力波传播时间和速度来计算木材试件的弹性模量k²¥¨µ·ετ αλqot||y ~t||z¤~usst ~
ussv ~ • ¤±ª ετ αλqousst ~名波直道等 ot||u ~陈载永等 ot||x ~t||y ~t||z ~王志同等 ot||xl o或者通过应力波传
播时间的变化来判断木材的内部缺陷k²¥¨µ·ετ αλqot||w ~t||z¥~t||| ~µ¬¶·¬± ετ αλqot||x ~t||y ~²¬¦«¬ετ αλqo
t||{ ~孟瑞华等 ousss ~¨¨ ετ αλqoussvl ∀
由于原木的性质比较复杂 o又属于非均匀物体 o同一原木的不同部位 !不同方向的物理性质也不相同 o应
力波传播机理也不尽相同 ∀本文研究应力波在原木中的传播理论将分为 v个部分 o即沿原木轴向 !径向和弦
向的应力波传播理论 ∀对原木 v个方向的应力波理论推导过程中 o都假设原木整体处于静止状态 o不考虑其
受到外界的阻力影响 o只考虑在应力波传播路径上微小单元的运动及其力学分析 ∀
t 原木轴向的应力波传播理论
应力波在原木轴向传播过程中 o假设 }tl原木轴向密度分布均匀 o密度为常量 ~ul微小单元运动过程中 o
木材中每个横截面始终保持平面 o即截面上应力分布均匀 o且在截面上的每一个点都向 ξ方向运动 ~vl微小
单元的变形属弹性变形 o即应力与应变完全符合虎克定律 ~wl微小单元沿横向变形忽略不计 o即微小单元沿
轴向收缩或伸长 ∀这样可以将原木试件简化成等截面均匀弹性杆 ∀设原木长为 Λo应力波在原木中的传播
时间为 τ o沿轴向各截面的应力 !应变 !位移和速度均是时间 τ和坐标 ξ的函数 o并且不同截面的应力 !应变 !
位移和速度各不相同 ∀如果将原木试件水平放置 o则微小单元的力学分析如图 t所示 ∀
图 t 水平方向微小单元的力学分析
ƒ¬ªqt ƒ²µ¦¨¶¤±¤¯¼¶¬¶²© º²²§ °¬¦µ²∏±¬·¤¯²±ª«²µ¬½²±·¤¯ §¬µ¨¦·¬²±
图 t中 o截面的受力 }Π ΡΣ ~
截面的受力 }Π
Ρ n 9Ρ9 ξ§ξ Σ ~粘滞阻力 φ}φ Λ
9 υ
9 τ§ξ ∀
根据牛顿第二定律 o有
ΘΣ§ξ 9
u υ
9 τu
9 Ρ
9 ξ§ξΣ p Λ
9 υ
9 τ§ξ
又 9 υ9 τ ϖ
根据虎克定律 oΡ ΕΕ Ε 9 υ9 ξ o进一步化简得 }
9u υ
9 τu
Ε
Θ
9u υ
9 ξu p
Λϖ
ΘΣ ktl
图 u 垂直方向微
小单元的力学分析
ƒ¬ªqu ƒ²µ¦¨¶
¤±¤¯¼¶¬¶²© º²²§
°¬¦µ²∏±¬·¤¯²±ª
√¨ µ·¬¦¤¯ §¬µ¨¦·¬²±
式中 }Θ为微小单元密度 ~Ε为应变 ~Σ为微小单元截面积 ~Ε为微小单元弹性模量 ~υ
为微小单元位移 ~Λ为粘滞阻力系数 ~ϖ为微小单元运动速度 ∀
令 χu ΕΘ oβ
Λ
ΘΣ ∀则
9u υ
9 τu χ
u 9u υ
9 ξu p βϖ∀ χ只与木材的本身属性有关 ∀对于均
匀杆件 oχ为应力波波速k王志同等 ot||x ~王礼立 ot|{xl ∀
如果将原木试件垂直放置 o且垂直敲击 o则微小单元还受到其自身重力 Γ的作
用 o如图 u所示 ∀ Γ ΘΣγ§ξ ∀
则 ΘΣ§ξ 9
u υ
9 τu Ε
9u υ
9 ξu §ξΣ n ΘΣγ§ξ p Λϖ§ξ
即 9
u υ
9 τu
Ε
Θ
9u υ
9 ξu n γ p βϖ
由于原木试件开始受到小锤的敲击 o设敲击力为 Φs o则微小单元运动的初始条
件一为 }Ρk ξ osl ΦsΠΣ ∀
根据动量守恒定律 oµ ≅ ϖk ξ osl Φs ≅ Τs o得微小单元运动的初始条件二为 }
ϖk ξ osl Φs Τsµ
Φs Τs
ΘΣ kul
式中 }ϖk ξ osl为初始速度 ~Τs 为小锤与原木试件作用时间 ∀从公式kul中可以看出 ϖk ξ osl为时间 Τs 的函
数 ∀
又由于原木试件的两端为自由端 o在原木试件两端的应变为 s o则微小单元运动的边界条件为 }
vvt 第 x期 杨学春等 }应力波在原木中传播理论的研究
9 υ
9 ξ ξ s
9 υ
9 ξ ξ Λ s
111 水平方向应力波传播理论
令9
u υ
9 τu χ
u 9u υ
9 ξu p β
9 υ
9 τ的分离变量形式为 }υkξ oτl Ξk ξl Τkτl ∀ Ξk ξl仅为 ξ的函数 oΤkτl仅为 τ的函
数 ∀经过推导得位移方程tl
tl杨学春 qussw q基于应力波原木内部腐朽检测理论及试验的研究 q东北林业大学博士学位论文
υkξ oτl Ε
]
ν t
εp βτu k Χν¦²¶Βντ n ∆ν¶¬±Βντl¦²¶ νΠΛ ξ
相应地 o速度方程 !应变方程和应力方程分别为 }
ϖkξ oτl 9 υ9 τ Ε
]
ν t
p βu ε
p βτu k ∆νΒν¦²¶Βν p ΧνΒν¶¬±Βντl¦²¶ νΠΛ ξ
Εkξ oτl 9 υ9 ξ Ε
]
ν t
εp βτu k Χν¦²¶Βντ n ∆ν¶¬±Βντ p νΠΛ¶¬±
νΠ
Λ ξ
Ρk ξ oτl ΕΕ Ε Ε
]
ν t
εp βτu k Χν¦²¶Βντ n ∆ν¶¬±Βντl p νΠΛ¶¬±
νΠ
Λξ
根据初始条件和傅立叶级数原理 o得
Χν p uνΠΘΛs ΦsΕΣ¶¬± νΠΛξ§ξ o∆ν p wχt ΛΒνΘΛs Φs ΤsΘΣ ¦²¶ νΠΛξ§ξ
如果 Φs 和 Τs 不是关于 ξ的函数 o则可得 }∆ν s ∀而
Χν uΛνuΠu
Φs
ΣΕk¦²¶νΠ n tl
tl如果 Φs 和 Τs 不是关于 ξ的函数 o得位移方程 !速度方程 !应变方程和应力方程分别为 }
υkξ oτl Ε
]
ν t
εp βτu k Χν¦²¶Βντl¦²¶ νΠΛξ
ϖk ξ oτl Ε
]
ν t
β
u ε
p βτu k ΧνΒν¶¬±Βντl¦²¶ νΠΛξ
Εk ξ oτl Ε
]
ν t
εp βτu k Χν¦²¶Βντl p νΠΛ¶¬±
νΠ
Λξ
Ρk ξ oτl Ε Ε
]
ν t
εp βτu k Χν¦²¶Βντl p νΠΛ¶¬±
νΠ
Λξ
式中 }Χν uΛνuΠu
Φs
ΣΕk¦²¶νΠn tl
ul如果 Φs 是关于 ξ的函数 o得位移方程 !速度方程 !应变方程和应力方程分别为 }
υkξ oτl Ε
]
ν t
εp βτu k Χν¦²¶Βντ n ∆ν¶¬±Βντl¦²¶ νΠΛξ
ϖk ξ oτl Ε
]
ν t
p βu ε
p βτu k ∆νΒν¦²¶Βντ p ΧνΒν¶¬±Βντl¦²¶ νΠΛξ
Εkξ oτl Ε
]
ν t
εp βτu k Χν¦²¶Βντ n ∆ν¶¬±Βντl p νΠΛ¶¬±
νΠ
Λξ
Ρk ξ oτl Ε Ε
]
ν t
εp βτu k Χν¦²¶Βντ n ∆ν¶¬±Βντl p νΠΛ¶¬±
νΠ
Λξ
式中 } Χν p uνΠΘΛs ΦsΕΣ¶¬± νΠΛξ§ξ o∆ν p wβΛΒνΘΛs Φs ΤsΘΣ ¦²¶ νΠΛξ§ξ
wvt 林 业 科 学 wt卷
从上述方程中可以看出 o微小单元的位移 !速度 !应力和应变不仅与原木试件的弹性模量 !密度有关 o而
且与小锤的敲击力 !小锤与原木试件作用时间有关 ∀
1 .2 垂直方向应力波传播理论
将方程9
u υ
9 τu χ
u 9u υ
9 ξu n γ p β
9 υ
9 τ两边都除以 χ
u o得 }
9u υ
χu 9 τu
9u υ
9 ξu n
t
χu γ p
β
χu
9 υ
9 τ kvl
从公式kvl中可以看出 oγ 比 χu 小得多 o因此该项可以忽略不计 ∀从而垂直方向的应力波传播理论与水
平方向的应力波传播理论一致 ∀
u 原木径向和弦向应力波传播理论
由于原木性质比较复杂 o其径向和弦向的不同部位木材密度是不相同的 o是一个随机变化量 ∀因此 o在
径向和弦向的不同位置 o其波阻抗是不一样的k材料的波阻抗为 ΘχΣ ∀式中字母的意义同前l ∀根据波动学
理论 o波在波阻抗发生变化的介质中传播 o都将发生反射和透射 ∀因此 o应力波沿木材径向和弦向传播过程
中 o存在反射和透射 ∀
2 .1 传播方向与界面垂直的反射和透射
图 v 传播方向与界面垂直的反射和透射
ƒ¬ªqv ©¨¯ ¦¨·¬²± ¤±§·µ¤±¶°¬¶¶¬²± ¤¶·«¨
³µ²³¤ª¤·¬²± §¬µ¨¦·¬²±¬¶√¨ µ·¬¦¤¯ ²±·«¨ ¬±·¨µ©¤¦¨
设应力波的传播方向与界面垂直 o令 表示入射方向 oƒ表示反
射方向 o×表示透射方向k如图 vl o则根据连续条件和牛顿第三定律 o
界面两侧质点的速度 !力应该相等k王礼立 ot|{x }吴斌等 ousstl o即 }
ϖt ϖu ϖ n ϖƒ ϖ×
υt υu υ n υƒ υ×
Ρt Σt Ρu Σu Ρ Σt n Ρƒ Σt Ρ× Σu
根据波阵面动量守恒定律 o即 }
Ρ
Θt χt p
Ρƒ
Θt χt
Ρ×
Θu χu o
Θt χt Σtkϖ p ϖƒl Θu χu Σu ϖ×
可解得 }
ϖƒ p Θu χu Σu p Θt χt ΣtΘu χu Σu n Θt χt Σt ϖ o υƒ p
Θu χu Σu p Θt χt Σt
Θu χu Σu n Θt χt Σt υ o Ρƒ p
Θu χu Σu p Θt χt Σt
Θu χu Σu n Θt χt Σt Ρ o
ϖ× uΘt χt ΣtΘu χu Σu n Θt χt Σt ϖ o υ×
uΘt χt Σt
Θu χu Σu n Θt χt Σt υ o Ρ×
uΘt χt Σt
Θu χu Σu n Θt χt Σt Ρ
令 Α Θu χu ΣuΘt χt Σt o又 Ε
Ρ
Εt oΕƒ
Ρƒ
Εt oΕ×
Ρ×
Εu o则
ϖƒ p Α p tΑ n tϖ o ϖ×
u
Α n tϖ o υƒ p
Α p t
Α n tϖ o υ×
u
Α n t υ o
Ρƒ Α p tΑ n tΡ o Ρ×
uΑ
Α n t
Σt
Σu Ρ o Ρƒ
Α p t
Α n tΡ o Ρ×
uΑ
Α n t
Σt Εt
Σu Εu Ε kwl
从公式kwl可以看出 o应力波在界面两侧传播参数的变化与波阻抗比值 Α有关 ∀根据 Α的人小 o可以确
定应力波在界面两侧中传播的变化 ∀
tl当 Α t时 o即界面两侧的波阻抗相等 ∀这时 o应力波在界面两侧传播时 o不存在反射情况 ∀原木轴向
中的应力波传播情况属于这一种类型 ∀
ul当 Α t时 o即界面右侧的波阻抗大于左侧的波阻抗 o透射波从应力幅值上强于入射波 o也就是说应力
波从软的材料传入硬的材料 ∀
vl当 Α t时 o即界面右侧的波阻抗小于左侧的波阻抗 o透射波从应力幅值上弱于入射波 o也就是说应力
波从硬的材料传入软的材料 ∀
xvt 第 x期 杨学春等 }应力波在原木中传播理论的研究
原木径向和弦向应力波的传播情况属于后 u种类型的综合情况 o即应力波在沿原木径向或弦向传播时 o
一般都要经历先由弱到强 o后由强到弱的过程 ∀
2 .2 传播方向与界面不垂直的反射和透射
图 w 传播方向与界面不垂直的反射和透射
ƒ¬ªqw ©¨¯ ¦¨·¬²± ¤±§·µ¤±¶°¬¶¶¬²± ¤¶·«¨
³µ²³¤ª¤·¬²± §¬µ¨¦·¬²±¬¶±²·√¨ µ·¬¦¤¯ ²±·«¨ ¬±·¨µ©¤¦¨
如果小锤敲击方向与界面不垂直 o即应力波的传播方向与界面不
垂直 o如图 w所示 o即入射波 !反射波和透射波与 ξ 方向成一定角度 ∀
设入射波 !反射波和透射波与 ξ方向的夹角分别为 < !Υ!Η∀则根据连
续条件和牛顿第三定律 o界面两侧质点的速度 !位移 !力在水平方向应
该相等 ∀即 }
ϖtξ ϖuξ ϖ ¦²¶< n ϖƒ¦²¶Υ ϖצ²¶Η
υtξ υuξ υ ¦²¶< n υƒ¦²¶Υ υצ²¶Η
ΡtξΣt Ρξu Σu Ρ Σt¦²¶< n Ρƒ Σt¦²¶Υ Ρ× Σu¦²¶Η
根据波阵面守恒定律 !波阻抗比值 Α和应力应变之间的关系 o可得 }
ϖƒ ¦²¶Η p Α¦²¶<¦²¶Η n Α¦²¶Υϖ o ϖ×
¦²¶< n ¦²¶Υ¦²¶Η n Α¦²¶Υϖ
υƒ ¦²¶Η p Α¦²¶<¦²¶Ηn Α¦²¶Υυ o υ×
¦²¶< n ¦²¶Υ¦²¶Η n Α¦²¶Υυ
Ρƒ Α¦²¶Η p ¦²¶ΥΑ¦²¶Η n ¦²¶ΥΡ o Ρ×
Αk¦²¶< n ¦²¶ΥlΑ¦²¶Η n ¦²¶Υ
Σt
Σu Ρ
Εƒ Α¦²¶Η p ¦²¶ΥΑ¦²¶Η n ¦²¶ΥΕ o Ε×
Αk¦²¶< n ¦²¶ΥlΑ¦²¶Ηn ¦²¶Υ
Σt Εt
Σu Εu Ε
kxl
如果 < !Υ!Η都为 s o即 ¦²¶< t o¦²¶Υ t o¦²¶Η t o则公式kxl与应力波传播方向与界面垂直时所得公式
kwl一样 ∀
2 .3 原木径向和弦向的应力波传播理论
图 x 原木径向或弦向试件的等份分解
ƒ¬ªqx ∞´ ∏¤¯¶§¨¦²°³²¶¬·¬²± ²©§¬¤°¨ ·¨µp§¬µ¨¦·¬²±
¤±§¶·µ¬±ªp§¬µ¨¦·¬²± ²¯ª¶¤°³¯¨
由于原木径向和弦向的波阻抗在变化 o因此应力波在沿原
木径向和弦向传播过程中 o不同位置的传播参数也发生变化 ∀
将 Λ长的径向或弦向的原木试件分成 µ 等份 o即 ∃Λ Λr µk如
图 xl ∀假设在每个 ∃Λ中 o木材波阻抗不发生变化 o也就是说应
力波在该单元内传播不发生反射 o其传播理论近似于原木轴向
应力波的传播理论k原木轴向应力波传播理论前面已经建立l ∀
应力波在不同单元中的传播过程 o也就是应力波不断加强或减
弱的过程 ∀加强或减弱的大小由透射系数确定 o即由波阻抗比
值确定 ∀
令在第 ι单元的应力波波速为χι o则应力波在第 ι单元的传播时间τι ∃Λrχι ∀应力波在 Λ中的传播时间
为 τ Ε
µ
ι
τι Ε
µ
ι t
∃Λ
χι k在原木轴向应力波传播过程中 o波速 χ是不变的 o因此 τ Λrχl ∀假设在时间 τ内 o只
给木材试件一个初始应力 o并设应力波的传播方向与界面垂直 o且 Σ不变 o即在等截面内传播 ∀
经过分析 o得到位移方程为tl }
tl杨学春 qussw q基于应力波原木内部腐朽检测理论及试验的研究 q东北林业大学博士学位论文
υkξι oτιl Φ
ιpt
κ t
∆κkκntl Λk ξ oτl kι p tl∃Λ [ ξ ι∃ΛoΕ
ιpt
κ t
∃Λ
χκ [ τ Ε
ι
κ t
∃Λ
χκ kyl
kι t ou o, oµl
同理 o可得速度 !应力和应变方程分别为 }
yvt 林 业 科 学 wt卷
ϖkξι oτιl Φ
ιpt
κ t
∆κkκntl ϖkξ oτl kι p tl∃Λ [ ξ ι∃ΛoΕ
ιpt
κ t
∃Λ
χκ [ τ Ε
ι
κ t
∃Λ
χκ
Ρkξι oτιl Φ
ιpt
κ t
Ακkκntl ∆κkκntl Ρk ξ oτl kι p tl∃Λ [ ξ ι∃ΛoΕ
ιpt
κ t
∃Λ
χκ [ τ Ε
ι
κ t
∃Λ
χκ
Εkξι oτιl Φ
ιpt
κ t
Ακkκntl ∆κkκntl ΕκΕκnt Εk ξ oτl kι p tl∃Λ [ ξ ι∃ΛoΕ
ιpt
κ t
∃Λ
χκ [ τ Ε
ι
κ t
∃Λ
χκ
kzl
kι t ou o, oµl
公式kyl和kzl构成了原木径向和弦向的应力波传播理论 ∀从推导过程中可以看出 o在不同位置微小单
元的位移 !速度 !应力和应变是变化的 o发生变化的原因主要是原木径 !弦向不同位置的波阻抗发生了变化 ∀
v 应力波检测原木内部腐朽的试验
通过 u ∗ y个传感器 o应用从德国引进的应力波检测设备 o在实验室内对具有人工构造缺陷k内部孔洞l
的标准木材试件进行了测试 ∀同时 o在带岭林业局贮木场和方正林业局贮木场 o对原木试件内部腐朽进行了
现场检测试验 ∀结果表明 o本文所阐述的应力波在原木中传播理论基本正确 o应用它能够检测原木内部腐
朽 o并能判定原木内部腐朽的基本形状tl ∀
tl杨学春 qussw q基于应力波原木内部腐朽检测理论及试验的研究 q东北林业大学博士学位论文
w 结束语
通过对原木轴向 !径向和弦向的应力波传播过程的理论分析 o建立了应力波沿原木轴向传播的理论公
式 o即位移 !速度 !应力和应变方程 ∀分析了应力波传播方向与界面垂直和不垂直的应力波反射和透射 o建立
了在应力波传播方向与界面垂直的前提下 o应力波沿原木径向或弦向传播的理论公式 o即位移 !速度 !应力和
应变方程 ∀从这些方程可以看出 o应力波在原木中传播参数的变化 o不仅与原木性质有关 o而且与小锤的敲
击力 !小锤与原木试件的作用时间 !敲击方向有关 ∀
由于原木的性质比较复杂 o原木内部缺陷的成因比较多 ∀本文只是在一个平面上进行分析 o建立应力波
在原木中的传播理论 ∀但如何真实 !准确地检测原木内部缺陷 o特别是原木内部腐朽的程度 o即如何将一维
应力波理论延伸到三维应力波理论 o用三维应力波理论来推测和检验原木内部腐朽的真实情况 o将有待于进
一步研究 ∀
参 考 文 献
陈载永 o陈合进 qt||z q应力波检测木材纵向接合之弹性 数 q林产工业 oktl }{ p ut
陈载永 o叶政翰 qt||y q树种对三种非破坏性测定仪检测木材弹性 数之影响 q林产工业 okul }u{x p u|w
陈载永 o钟建有 qt||x q应力波非破坏测定法 ) ) ) 检测六种实木之静曲弹性 数 q林产工业 okvl }vyv p vzu
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5格局在变化 }树木引种与植物地理6书评
这是一本由以王豁然 !江泽平 !李延峻 v位引种研究员为首的专家群的专著 oussx年 z月由中国林业出
版社出版发行 ∀该书与过去关于树木引种的著述相比 o在引种理论评价理念上有新的发展 ∀作者认为 o过去
人们关于外来树种地位和作用的评价 o常常存在片面性 o应该全面看待外来树种的价值 o既要充分估价外来
树种的社会经济价值 o特别在人工林中的地位和作用 o也要重视其生物学的影响 ∀因此作者总结了长期引种
研究实践经验 o提出从植物地理学的角度去认识与评价外来树种 ∀我认为这是一个新的很有价值的观点 o是
对评价树木引种效果在理论指导上的提高与发展 ∀
从上述观点出发 o该书对树木引种的分析思路和阐述的方法上有很大创新 o加强了科学性 o改变了过去
一般研讨会论文集编辑方法 o以 ussw年夏天在银川研讨会的论文作为实际例证 o来研究阐述中国的树木引
种与世界主要地区植物区系之间关系 ∀该书共分 y章 o第一章为总论 o是对中国树木引种实践的理论总结 o
并在引进树种适应性对策分类与生长驱动力分析上提出了新的观点 ~第二章与第五章 o分别阐述美洲 !大洋
洲 !欧洲和地中海 !亚洲与中国引种树木的关系 ~书的第六章是谈外来植物生物入侵问题 ∀每篇论文 o均以长
期引种实践为基础 o论文涉及桉树 !杨树 !湿地松 !小干松 !美国栎等 vs多个树种k或树种组l o还包括灌木 ∀
书的整体是长期树木引种的理论与实践总结 o有很高学术价值 ∀
该书的作者王豁然研究员是长期从事树木引种的资深专家 o具有渊博的引种理论知识和实践经验 ~后起
之秀江泽平等也是很有才气的树木引种与植物地理首席专家 ∀该书是以他们为首的引种专家群深入研究 !
长期探索的智慧结晶 o该书的出版对今后我国林木引种在理论与实际上有指导意义 o必将对推进我国树木引
种工作发挥出重要作用 ∀该书很适用于从事林木引种的研究工作者 !林业院校师生 !林业行政干部们阅读 ∀
特此推荐 ∀
k中国林业科学研究院首席科学家 !研究员 !国务院参事 盛炜彤l
{vt 林 业 科 学 wt卷