木材静曲蠕变成套测试系统的研发

摘要

为解决木材变湿蠕变测试普遍存在的环境参数(温湿度和风速)控制方式和控制精度不足、蠕变变形量测试灵敏度和精度不足、数据智能采集和处理以及系统安全防护不足等问题,在集成现有技术的基础上研发出一套木材蠕变测试系统。该系统包括环境气候箱、蠕变测试机架、木材蠕变变形量及干缩湿胀测试单元、荷载同时装卸单元、数据采集和处理单元、系统保障和防护单元6个部分。该系统可在温度为0~70℃、相对湿度为10%~98%、风速为0.3~5.6 m/s时对木材或木基材料的普通蠕变和机械吸附蠕变进行长时间稳定的测试、记录,蠕变变形量及木材厚度方向的干缩湿胀检测精度为±0.01 mm,数据采样间隔在1 s~24 h范围内可调。与现有木材蠕变测试系统相比,本系统在多参数自动同步获取、数据采样精度、运行稳定性、安全性和环境风速可调性等方面有独特优势。通过前期对木材112 d循环变湿蠕变量、干缩湿胀量及环境温湿度参数的观测和测试结果分析,证实该套检测系统可对木材的蠕变挠度、干缩湿胀量、环境温湿度等参数进行长期连续稳定的检测、记录和显示,所有测试指标均能达到设计预期。同时,由于该系统具有多参数协同检测和精度较高等特性,使得实测木材变湿蠕变比采用喷蒸变湿处理试件所获蠕变测试结果在局部地方存在明显差异,如吸湿过程中的木材静曲挠度并不都是反向减小,而是取决于吸湿速率和外荷载的竞争关系,从而为木材静曲变湿蠕变机理的揭示提供了有力证据。该系统的研制为精确可控变温变湿环境下木材蠕变机理的研究提供了新的平台。