發(fā)布時間：2020-07-29 21:27

【摘要】：我國的森林資源和木材需求之間存在著巨大的結(jié)構(gòu)性矛盾,而木材的利用率卻又偏低。進行木材無損檢測研究,是提高木材利用率的重要手段。在理論分析,有限元仿真求解的基礎上。在室內(nèi),以大青楊樹種為研究對象,采用網(wǎng)格測試法,利用電壓直接測量法,分別測試健康圓盤、空洞圓盤和腐朽圓盤橫截面的電勢值,使用MATLAB和ArcGIS繪制等勢線圖、電流線圖和電流密度圖,分析空洞和腐朽缺陷對等勢線分布的影響。通過等勢線圖疊加的方法,生成圓盤橫截面內(nèi)缺陷二維辨識圖。在室外,將電阻層析成像技術(shù)與應力波技術(shù)進行了對比分析。得到以下主要結(jié)論:(1)解析法求解圓盤橫截面的電勢過程比較復雜,而靜電場仿真和穩(wěn)恒場仿真都能比較直觀的顯示出圓盤橫截面等勢線分布規(guī)律。同時,仿真發(fā)現(xiàn),均勻介質(zhì)電導率并不影響整個橫截面等勢線的分布規(guī)律;剖分程度、載荷位置和電極寬度則對橫截面等勢線分布影響比較顯著;兩種不同介質(zhì)下的橫截面等勢線分布明顯較單一介質(zhì)發(fā)生變化。(2)頻率對電勢測量結(jié)果的影響比較大,超過20MHz后檢測數(shù)據(jù)就不太穩(wěn)定;而波形、電壓大小、電源類型和零電勢參考點對測量結(jié)果并無直接影響;布置間距對測量結(jié)果影響顯著,間距越大,電勢在場內(nèi)分布的均勻性越好,間距越小,電勢在場內(nèi)分布的均勻性越差,等勢線在激勵電極附近越密集,而在激勵電極對側(cè)越稀疏,不利于電勢差的觀測。(3)相鄰激勵模式下,健康木材圓盤的等勢線并非平行分布,而是由兩個激勵電極出發(fā),以類似包裹狀將激勵電極層層圍住的屈曲分布。一高一低分別擴散出去,在中軸線位置停止,呈現(xiàn)出一種近似的對稱分布。相對激勵模式下,健康圓盤的等勢線由兩個激勵電極出發(fā)呈波紋形變化,同樣終止于中軸線,關(guān)于中軸線近似對稱。(4)空洞使整個圓盤橫截面的電勢發(fā)生變化,對稱軸高電勢一側(cè)電勢增大,對稱軸低電勢一側(cè)電勢減小,等勢線朝著中軸線靠攏,激勵電極附近的等勢線間距變大,激勵電極對側(cè)的等勢線間距減小�？斩粗睆脚c等勢線的變化程度呈正相關(guān)�？斩次恢脤Φ葎菥�分布的影響也比較顯著。腐朽同樣對整個橫截面電勢產(chǎn)生影響,對稱軸高電勢一側(cè)電勢減小,低電勢一側(cè)電勢增大,等勢線朝著兩個激勵電極聚攏,激勵電極附近的等勢線間距減小,激勵電極對側(cè)的等勢線間距增大,甚至很少有等勢線再穿過激勵電極對側(cè)。通過疊加不同激勵方向下的等勢線圖,能夠確定空洞和腐朽缺陷的位置與輪廓。(5)對比ERT和SWT兩種檢測技術(shù)發(fā)現(xiàn),應力波波速受空洞和腐朽影響都是減小,而電阻受空洞影響增大、受腐朽影響減小,所以ERT在空洞和腐朽的辨識上要優(yōu)于SWT技術(shù),但是ERT因為軟場效應,在檢測的精確度上SWT更具有優(yōu)勢,聯(lián)立兩種技術(shù)可以辨別出缺陷類型還可以估計出缺陷面積。
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S781.5
【圖文】：

圖 2-1 靜電場電位計算示意圖1 12 20 1 01 14 42 cosq qra r ar 2 22 20 2 01 14 42 cosq qra r ar 理，則有 p 的點位1 22 2 2 201 1 42 cos p p Ua r ar a r lab 軟件模擬一對點電荷的電場線和等勢線，主個點電荷的電荷量，plot 函數(shù)畫出具體位置；3)計算兩個點電荷在場內(nèi)任意點的疊加電勢，與等勢線相互垂直的關(guān)系，先 gradient 函數(shù)畫出電場線，如圖 2-2(a)；

1 112 20 1 01 14 42 cospq qUra r ar 2 222 20 2 01 14 42 cospq qUra r ar 疊加原理，則有 p 的點位1 22 2 2 201 1 142 cos 2 cosp p pU U Ua r ar a r ar 用 Matlab 軟件模擬一對點電荷的電場線和等勢線，主要思路如下接輸入兩個點電荷的電荷量，plot 函數(shù)畫出具體位置；用式(2-3)計算兩個點電荷在場內(nèi)任意點的疊加電勢，contour 函數(shù)據(jù)電場線與等勢線相互垂直的關(guān)系，先 gradient 函數(shù)求取梯度，ver 函數(shù)畫出電場線，如圖 2-2(a)；方便直觀看出電勢大小，surf 函數(shù)繪制三維的等勢面圖，如圖 2-2

線分布比較稀疏。進一步看電流密度圖，箭短代表電流密度的大小，可看出兩激勵電極較小，最遠處電流密度幾乎可以忽略不計。因素主要有以下方面。進行剖分，由于截面是圓形，所以采用四邊組合最容易逼近任何形狀的二維求解域，同這正好與剖分節(jié)點上未知量的數(shù)量一致，使采取三角形剖分和相應的三頂點線性插值方型的擬合程度，擬合程度可以用剖分網(wǎng)格的邊緣密度與擬合程度關(guān)系如圖 2-4，可以看邊緣密度大于 10 以后，剖分的擬合程度的元數(shù)仍然急劇上升，會占用大量的系統(tǒng)資源此邊緣密度一般取 10 至 20 之間比較適合，

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本文編號：2774515