[发明专利]一种生物质材料内应力的实时测量装置及方法

说明书

本发明提供一种生物质材料内应力的实时测量装置及方法，生物质材料内应力的实时测量装置包括支撑架、力学试验机和密封舱，力学试验机设置于支撑架的上部。密封舱设置于支撑架的下部，且位于力学试验机的下方，密封舱的内部形成有密封腔。通过活塞与安装口的内壁密封配合，在保证密封的前提下，使得力学试验机的上压头可以上下自由活动，并且由于力学试验机的应力传感器放置于密封舱的外面，所以可以在密封舱内进行湿度、温度的变化；并且可以对密封舱内的生物质材料样品进行持续加压保证样品的尺寸固定，并且施加的力也可由力学试验机的应力传感器进行读取，从而可以实时且准确计算被测样品的内应力。

技术领域

本发明涉及检测设备领域，尤其涉及一种生物质材料内应力的实时测量装置及方法。

背景技术

木材、竹材、藤材以及棕榈等天然生物质材料具有多变性和复杂性，因其组分的吸湿解吸、热软化特性而具有结构尺寸不稳定、变形易恢复等特点，其尺寸和形状容易受外部环境载荷、温度和湿度的变化而产生变化，这主要是由于生物质材料的内应力发生了变化，这给生物质材料的应用带来了许多困难与不便。

生物质材料在环境湿度发生变化时，因为在其厚度方向上含水率不均匀，会产生内应力，并且生物质材料在结构上通常具有各向异性，因此弦向干缩/湿胀和径向干缩/湿胀的不同也会产生内应力。目前关于干燥应力主要有以下几种研究方法：一是叉齿试验法，二是切片法，三是瓦弯法，四是声发射法。叉齿试验法和切片法测试程序繁琐，测试次数有限，测定值不连续，不能实时监测。瓦弯法很难修正试件翘曲挠度与实际情况的差异，也无法实时接收试件挠度的变化程度。声发射法虽然可以连续测定/推测干燥应力，但它是一种非常间接的测量方法。目前的应力测试装置主要是在常温常压下进行的，主要原因是数据传输线和应力传感器不能耐高温高压，不能放在密封舱内导致环境造成的载荷变化无法准确计算及修正。处理干燥应力的时间通常依靠人的经验而决定，因此需要一种能在高温高湿环境下进行的应力检测装置。

生物质材料不仅本身具有干缩湿胀的特性，并且在受到外界载荷而发生尺寸变化后，会有一定程度的回弹，要想对生物质材料进行永久的变形固定，需要释放其内应力。一般分为化学和物理两类方法：化学方法包括气相或液相化学处理的交联反应。化学方法释放生物质材料内应力的成本高、工艺复杂、不环保，不清楚内应力释放的过程。物理方法中的湿热处理法目前只能关注到塑性变形固定的最终条件，因为不能实时检测到生物质材料的内应力变化，因此需要进行长时间的湿热处理，导致材料的强度损失严重。

发明内容

本发明提供一种生物质材料内应力的实时测量装置，用以解决现有检测技术无法实时且准确计算生物质材料内应力变化的问题。

本发明提供一种生物质材料内应力的实时测量装置，包括：

支撑架；

力学试验机，所述力学试验机设置于所述支撑架的上部；

密封舱，所述密封舱设置于所述支撑架的下部，且位于所述力学试验机的下方，所述密封舱的内部形成有密封腔，所述密封舱的顶部设置有与所述密封腔连通的安装口，所述安装口的内部设置有活塞杆，所述活塞杆的外周面设置有与所述安装口的内壁密封配合的活塞，所述活塞杆的上端与所述力学试验机连接，所述活塞杆的下端设置有上压头，所述密封腔的底部设置有与所述上压头对应的下压头，所述密封舱内设置有气压传感器。

根据本发明提供的一种生物质材料内应力的实时测量装置，所述密封舱内设置有加热装置，所述加热装置为红外加热灯管或电偶加热管。

根据本发明提供的一种生物质材料内应力的实时测量装置，还包括湿度控制装置，所述湿度控制装置包括干湿气体发生器、气体收集箱、进气管和出气管，所述密封舱设置有与所述密封腔连通的进气口和出气口，所述干湿气体发生器通过所述进气管与所述进气口连通，所述气体收集箱通过所述出气管与所述出气口连通。

根据本发明提供的一种生物质材料内应力的实时测量装置，所述密封舱内还设置有温湿度传感器。