木塑板材的無(wú)損檢測(cè)及可靠性分析.pdf

1、木塑板材作為木塑復(fù)合材料中的一種型材，廣泛地應(yīng)用在建筑、裝潢、交通運(yùn)輸、園林等行業(yè)中。為了節(jié)約木材和石油資源，加強(qiáng)人們對(duì)該類產(chǎn)品的力學(xué)性能及使用安全性的了解，擴(kuò)展這種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保且可回收利用的木塑板材的應(yīng)用領(lǐng)域，本文研究了多種規(guī)格聚乙烯基木纖維（或木粉）增強(qiáng)的木塑板材的力學(xué)性能的無(wú)損檢測(cè)、可靠性分析及預(yù)測(cè)，并分析了兩種木塑結(jié)構(gòu)體系的可靠性。
　　在木塑板材的無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)中，分別是以新的和回收的高密度聚乙烯為基體木纖維增強(qiáng)的有無(wú)加強(qiáng)筋

2、的木塑板材、高密度聚乙烯為基體木粉增強(qiáng)的不同厚度和密度木塑板材為實(shí)驗(yàn)材料。運(yùn)用了縱波傳播、縱向共振和彎曲振動(dòng)三種無(wú)損檢測(cè)方法及三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)方法，分別獲得上述各種木塑板材的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)彈性模量，并分別對(duì)各種試件的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)彈性模量進(jìn)行回歸分析。結(jié)果表明:它們的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)彈性模量分別具有較強(qiáng)的相關(guān)性，三種無(wú)損檢測(cè)方法均適合檢測(cè)上述各種木塑板材的動(dòng)態(tài)彈性模量;新的和回收的高密度聚乙烯基木塑板材的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)彈性模量的均值幾乎相等，回收高密度聚乙烯

3、適合生產(chǎn)木塑板材;木塑板材的厚度或加強(qiáng)筋均能提高木塑板材的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)彈性模量，并且，其動(dòng)態(tài)和靜態(tài)彈性模量之間的回歸曲線近似于同一直線;提高密度能夠改善木塑板材的力學(xué)性能，但動(dòng)態(tài)和靜態(tài)彈性模量之間的回歸曲線呈非線性關(guān)系。
　　以三種高密度聚乙烯基木粉增強(qiáng)的木塑板材為試驗(yàn)材料，通過三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)獲得相應(yīng)試件的最大彎曲力和靜曲強(qiáng)度，使用一次二階矩法、改進(jìn)一次二階矩法、蒙特卡羅法和驗(yàn)算點(diǎn)展開有限元法分別計(jì)算各類木塑板材的可靠性。結(jié)果表明:四

4、種可靠性分析方法均適合評(píng)價(jià)木塑板材的可靠性;基于一次二階矩法不同密度木塑板材的可靠度分別為99.95％和98.46％;基于一次二階矩法不同厚度木塑板材的可靠度分別為99.916％和85.31％;基于改進(jìn)一次二階矩法木塑板材的可靠度為99.9767％;基于驗(yàn)算點(diǎn)有限元法木塑板材的可靠度為98.461％;基于蒙特卡羅法木塑板材的可靠度為83.90％?；隍?yàn)算點(diǎn)展開隨機(jī)有限元法木塑板材的可靠度為98.461％。
　　在木塑懸臂梁結(jié)構(gòu)的可

5、靠性分析中，通過對(duì)任意j點(diǎn)和A點(diǎn)功能函數(shù)的相關(guān)性分析，得到兩個(gè)功能函數(shù)具有強(qiáng)的相關(guān)系，獲得影響木塑懸臂梁結(jié)構(gòu)可靠性的功能函數(shù)，運(yùn)用一次二階矩法計(jì)算其可靠度，懸臂梁的可靠度為99.7882％。在單跨雙層木塑框架結(jié)構(gòu)的可靠性分析中，塑性鉸的個(gè)數(shù)為14個(gè)，利用失效樹分析法確定了8個(gè)主要失效機(jī)構(gòu)，建立8個(gè)機(jī)構(gòu)的功能函數(shù)，并計(jì)算各功能函數(shù)的可靠性指標(biāo)及失效概率，通過相關(guān)性分析確定該結(jié)構(gòu)體系失效的代表機(jī)構(gòu)，運(yùn)用概率性網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)技術(shù)計(jì)算其失效概率，該單

6、跨雙層木塑框架結(jié)構(gòu)的可靠度為91.098％。
　　以兩種高密度聚乙烯為基體木粉增強(qiáng)的木塑板材為實(shí)驗(yàn)材料，通過上述動(dòng)態(tài)和靜態(tài)試驗(yàn)方法分別獲得兩種試件的動(dòng)態(tài)彈性模量最大彎曲力和靜曲強(qiáng)度。通過對(duì)第1組試件的動(dòng)態(tài)彈性模量和最大最大彎曲力的回歸分析，獲得最大彎曲力的預(yù)測(cè)模型，并預(yù)測(cè)其它相同試件的最大彎曲力，運(yùn)用一次二階矩法計(jì)算其可靠度。結(jié)果表明:預(yù)測(cè)最大彎曲力略大于檢測(cè)最大彎曲力，基于預(yù)測(cè)最大彎曲力的可靠度也略大于基于檢測(cè)最大彎曲力的可靠度

7、。通過對(duì)第1組試件的動(dòng)態(tài)彈性模量和靜曲強(qiáng)度的回歸分析，獲得靜曲強(qiáng)度的預(yù)測(cè)模型，并預(yù)測(cè)其它相同試件的靜曲強(qiáng)度，運(yùn)用改進(jìn)一次二階矩法計(jì)算其可靠度，結(jié)果表明:預(yù)測(cè)和檢測(cè)的靜曲強(qiáng)度幾乎相同，基于預(yù)測(cè)和檢測(cè)的靜曲強(qiáng)度的可靠度值也近似相等。
　　綜上所述，三種無(wú)損檢測(cè)方法均適合檢測(cè)相應(yīng)的木塑板材的動(dòng)態(tài)彈性模量;四種可靠性分析方法均可用以評(píng)價(jià)木塑板材在實(shí)際應(yīng)用中的安全性能;通過建立動(dòng)態(tài)和靜態(tài)力學(xué)性能之間的預(yù)測(cè)模型，其它相同木塑板材的可靠性可以通