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基于有限元的原木橫切面應力波振動特性的研究

劉嘉新; 周偉; 李超 東北林業大學機電工程學院; 哈爾濱150040

摘要:為獲得原木橫切面應力波的振動特性,并驗證利用有限元法在原木中建模的正確性,對健康樟子松和空洞樟子松圓盤試件橫切面分別進行了有限元計算模態分析和試驗模態分析。在有限元計算模態分析時,建立了健康樟子松與空洞樟子松圓盤試件橫切面的有限元模型,然后加載求解,得到了健康樟子松與空洞樟子松圓盤試件的前5階固有頻率與模態振型;在試驗模態分析時,分別采集了健康樟子松與空洞樟子松圓盤試件橫切面的應力波信號,并對其進行小波包去噪處理和快速傅里葉變換,得到了健康樟子松與空洞樟子松圓盤試件的前5階固有頻率。將計算模態與試驗模態前5階固有頻率相互對應并進行誤差分析,結果表明,計算模態與試驗模態固有頻率的相對誤差小于10%,具有高度吻合性,驗證了樟子松圓盤試件有限元模型的正確性。由計算模態振型圖可知,木材出現空洞缺陷時,空洞附近的形變量較大,這為利用有限元模型進行木質結構的優化設計提供了依據。

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