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基于有限元的原木橫切面應(yīng)力波振動特性的研究

劉嘉新; 周偉; 李超 東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院; 哈爾濱150040

摘要：為獲得原木橫切面應(yīng)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(jìn)行了有限元計算模態(tài)分析和試驗?zāi)B(tài)分析。在有限元計算模態(tài)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(tài)振型;在試驗?zāi)B(tài)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(yīng)力波信號,并對其進(jìn)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(tài)與試驗?zāi)B(tài)前5階固有頻率相互對應(yīng)并進(jìn)行誤差分析,結(jié)果表明,計算模態(tài)與試驗?zāi)B(tài)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(tài)振型圖可知,木材出現(xiàn)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(jìn)行木質(zhì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)。

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