木材断口形态特征研究

摘要

木材的断口是一种复杂的不规则几何体,使用传统的方法难以进行定量描述.本研究在"小岛法"(SIM)和测量空间质量分布的分形方法启发下,尝试以一种新的方法研究木材断口,即通过研究断口截面面积在空间位置上的变化规律来定量描述断口的形态特征.实验以杨树木材静曲破坏断口为对象,采用石蜡包埋切片法和CT断层扫描法,获取不同空间位置的断口截面面积,并沿着木材断口的轴向建立断口截面面积和断口位置之间的双对数关系,计算出拟合直线的斜率定义为木材断口的截面变化维数DL.结果表明,断口截面面积对数和断口位置对数之间的线性相关关系都极显著,DL是定量地描述木材断口形态特征的一个有效的新指标,DL-2的差值描述了断口的复杂程度,与实际的木材断口复杂程度相符.由于木材材性的各向异性和变异性,DL是具有统计意义的维数,本次实验获得杨树木材静曲破坏断口平均截面变化维数为2.46,受拉部分断口的DL一般比受压部分大。