【摘要】：我國(guó)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(jìn)行木材無(wú)損檢測(cè)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(chǔ)上。在室內(nèi),以大青楊樹(shù)種為研究對(duì)象,采用網(wǎng)格測(cè)試法,利用電壓直接測(cè)量法,分別測(cè)試健康圓盤(pán)、空洞圓盤(pán)和腐朽圓盤(pán)橫截面的電勢(shì)值,使用MATLAB和ArcGIS繪制等勢(shì)線(xiàn)圖、電流線(xiàn)圖和電流密度圖,分析空洞和腐朽缺陷對(duì)等勢(shì)線(xiàn)分布的影響。通過(guò)等勢(shì)線(xiàn)圖疊加的方法,生成圓盤(pán)橫截面內(nèi)缺陷二維辨識(shí)圖。在室外,將電阻層析成像技術(shù)與應(yīng)力波技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析。得到以下主要結(jié)論:(1)解析法求解圓盤(pán)橫截面的電勢(shì)過(guò)程比較復(fù)雜,而靜電場(chǎng)仿真和穩(wěn)恒場(chǎng)仿真都能比較直觀(guān)的顯示出圓盤(pán)橫截面等勢(shì)線(xiàn)分布規(guī)律。同時(shí),仿真發(fā)現(xiàn),均勻介質(zhì)電導(dǎo)率并不影響整個(gè)橫截面等勢(shì)線(xiàn)的分布規(guī)律;剖分程度、載荷位置和電極寬度則對(duì)橫截面等勢(shì)線(xiàn)分布影響比較顯著;兩種不同介質(zhì)下的橫截面等勢(shì)線(xiàn)分布明顯較單一介質(zhì)發(fā)生變化。(2)頻率對(duì)電勢(shì)測(cè)量結(jié)果的影響比較大,超過(guò)20MHz后檢測(cè)數(shù)據(jù)就不太穩(wěn)定;而波形、電壓大小、電源類(lèi)型和零電勢(shì)參考點(diǎn)對(duì)測(cè)量結(jié)果并無(wú)直接影響;布置間距對(duì)測(cè)量結(jié)果影響顯著,間距越大,電勢(shì)在場(chǎng)內(nèi)分布的均勻性越好,間距越小,電勢(shì)在場(chǎng)內(nèi)分布的均勻性越差,等勢(shì)線(xiàn)在激勵(lì)電極附近越密集,而在激勵(lì)電極對(duì)側(cè)越稀疏,不利于電勢(shì)差的觀(guān)測(cè)。(3)相鄰激勵(lì)模式下,健康木材圓盤(pán)的等勢(shì)線(xiàn)并非平行分布,而是由兩個(gè)激勵(lì)電極出發(fā),以類(lèi)似包裹狀將激勵(lì)電極層層圍住的屈曲分布。一高一低分別擴(kuò)散出去,在中軸線(xiàn)位置停止,呈現(xiàn)出一種近似的對(duì)稱(chēng)分布。相對(duì)激勵(lì)模式下,健康圓盤(pán)的等勢(shì)線(xiàn)由兩個(gè)激勵(lì)電極出發(fā)呈波紋形變化,同樣終止于中軸線(xiàn),關(guān)于中軸線(xiàn)近似對(duì)稱(chēng)。(4)空洞使整個(gè)圓盤(pán)橫截面的電勢(shì)發(fā)生變化,對(duì)稱(chēng)軸高電勢(shì)一側(cè)電勢(shì)增大,對(duì)稱(chēng)軸低電勢(shì)一側(cè)電勢(shì)減小,等勢(shì)線(xiàn)朝著中軸線(xiàn)靠攏,激勵(lì)電極附近的等勢(shì)線(xiàn)間距變大,激勵(lì)電極對(duì)側(cè)的等勢(shì)線(xiàn)間距減小。空洞直徑與等勢(shì)線(xiàn)的變化程度呈正相關(guān)。空洞位置對(duì)等勢(shì)線(xiàn)分布的影響也比較顯著。腐朽同樣對(duì)整個(gè)橫截面電勢(shì)產(chǎn)生影響,對(duì)稱(chēng)軸高電勢(shì)一側(cè)電勢(shì)減小,低電勢(shì)一側(cè)電勢(shì)增大,等勢(shì)線(xiàn)朝著兩個(gè)激勵(lì)電極聚攏,激勵(lì)電極附近的等勢(shì)線(xiàn)間距減小,激勵(lì)電極對(duì)側(cè)的等勢(shì)線(xiàn)間距增大,甚至很少有等勢(shì)線(xiàn)再穿過(guò)激勵(lì)電極對(duì)側(cè)。通過(guò)疊加不同激勵(lì)方向下的等勢(shì)線(xiàn)圖,能夠確定空洞和腐朽缺陷的位置與輪廓。(5)對(duì)比ERT和SWT兩種檢測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn),應(yīng)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(shí)上要優(yōu)于SWT技術(shù),但是ERT因?yàn)檐泩?chǎng)效應(yīng),在檢測(cè)的精確度上SWT更具有優(yōu)勢(shì),聯(lián)立兩種技術(shù)可以辨別出缺陷類(lèi)型還可以估計(jì)出缺陷面積。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S781.5
【圖文】：

圖 2-1 靜電場(chǎng)電位計(jì)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(diǎn)位1 22 2 2 201 1 42 cos p p Ua r ar a r lab 軟件模擬一對(duì)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)線(xiàn)，主個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量，plot 函數(shù)畫(huà)出具體位置；3)計(jì)算兩個(gè)點(diǎn)電荷在場(chǎng)內(nèi)任意點(diǎn)的疊加電勢(shì)，與等勢(shì)線(xiàn)相互垂直的關(guān)系，先 gradient 函數(shù)畫(huà)出電場(chǎng)線(xiàn)，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(diǎn)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(duì)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)線(xiàn)，主要思路如下接輸入兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量，plot 函數(shù)畫(huà)出具體位置；用式(2-3)計(jì)算兩個(gè)點(diǎn)電荷在場(chǎng)內(nèi)任意點(diǎn)的疊加電勢(shì)，contour 函數(shù)據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)與等勢(shì)線(xiàn)相互垂直的關(guān)系，先 gradient 函數(shù)求取梯度，ver 函數(shù)畫(huà)出電場(chǎng)線(xiàn)，如圖 2-2(a)；方便直觀(guān)看出電勢(shì)大小，surf 函數(shù)繪制三維的等勢(shì)面圖，如圖 2-2

線(xiàn)分布比較稀疏。進(jìn)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(lì)電極較小，最遠(yuǎn)處電流密度幾乎可以忽略不計(jì)。因素主要有以下方面。進(jìn)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(diǎn)上未知量的數(shù)量一致，使采取三角形剖分和相應(yīng)的三頂點(diǎn)線(xiàn)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(huì)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(hào)：2774515