应力波在落叶松活立木中传播二维模拟研究

近年来应力波技术用于活立木材质无损检测与评价的研究,受到了广泛的关注。主要研究集中在应力波在活立木中传播速度的测量,即通过应力波波速预测活立木木材质量。目前对应力波在活立木中的传播形式,还缺乏了解。通过二维数值模拟研究应力波在活立木中的传播形式,并将模拟结果与野外测量实验结果对比。树干被看作是正交各向异性圆柱体,应力波沿与树干成45°方向导入,利用COMSOL Multiphysics软件对应力波在树干中传播波阵面进行了模拟计算。模拟计算结果与野外实验结果有很好的一致性,应力波传播波阵面在开始阶段为倾斜曲线,都弯向脉冲力输入点;随着距离的增大,波阵面倾斜度逐渐减小,直至最后与原木长度方向近似垂直。     

古建筑圆柱形木构件内部缺陷筛查方法研究

为了快速、有效地筛查出古建筑木构件内部的缺陷,并估算其大小（尺寸）,使用Fakopp应力波检测仪和微钻阻力仪,在尽可能小的损伤情况下,快速筛查古建筑圆柱形木构件内部缺陷及其大小（尺寸）。并选取北京市古建筑常用木材落叶松（圆盘）进行验证试验。结果表明,利用Fakopp应力波检测仪和微钻阻力仪可以现场筛查古建筑木构件的内部缺陷及其大小（尺寸）。      

古建筑木构件缺陷及评价残余弹性模量的初步研究

以现场检测古建筑木构件的缺陷和评价残余弹性模量为目的,采用三维应力波的方法对保国寺大殿C1柱进行了现场勘查。结果表明:三维应力波无损检测技术可较好地进行现场古建筑木构件内部缺陷的检测,不仅可以现场检测同一高度截面内的缺陷状况,而且还可以现场检测不同高度的截面之间的缺陷状况;通过波速在不同截面之间的变化状况,说明柱子的缺陷主要存在于近地面区域;三维应力波无损检测技术还可较好地进行现场古建筑木构件平均残余弹性模量评价,传感器之间的距离对柱子的平均残余弹性模量的测定影响相对较小。     

冻结状态下应力波在长白落叶松立木中传播速度的研究

为进行冬季活立木健康检测和伐后原木内部缺陷无损检测,该文在冻结状态下,研究了应力波在长白落叶松活立木中的传播速度,以及光照条件对含水率及应力波在活立木中传播速度的影响。在室外温度0℃以下,利用FAKOPP Microsecond Timer等仪器测试了应力波在30棵树干通直且无缺陷的长白落叶松活立木中的纵向和径向传播速度。经过软件包SPSS统计分析,得出阴阳两面应力波的纵向传播速度分别为4 238.7和4 210.6 m/s,径向传播速度均值为1 834.5 m/s。同时,利用成对t检验法分析了光照条件对含水率及应力波在活立木中纵向传播速度的影响,并建立了回归方程。结果表明:①光照条件对含水率和应力波纵向传播速度有一定的影响,阴面含水率均值比阳面含水率均值低约1.6%,阴面应力波纵向传播速度均值比阳面的高约28.1 m/s。②含水率与应力波纵向传播速度呈显著负相关,阴阳两面的负相关系数分别为0.90和0.91。含水率每增加1%,阴阳两面应力波的纵向传播速度分别减小25.1和 22.9 m/s。      

面向古建筑木构件内部缺陷勘测的应力波临界速度确定

利用Fakopp应力波检测仪对北京市古建筑中较常使用材落叶松、琼楠、杉木进行检测,结合统计学中置信区间估算方法,处理应力波仪检测出的应力波在健康材料中的传播速度,总结出一套古建筑木构件现场缺陷检测的应力波传播临界速度的计算方法,期望利用此方法建立一个应力波速度检测依据,使在今后现场检测当中能快速、准确判断出古建筑木构件中是否存在缺陷及缺陷的位置,以便进一步的检测.     

木材径切面内部缺陷的应力波成像算法

为了获得木材径切面上的缺陷形状、大小和位置,提出一种木材径切面内部缺陷成像的方法。首先,基于应力波在木材径切面上的传播规律,提出一种木材径切面上的应力波速度修正方法。将应力波速度转换为径切面上的若干个预估点的值,结合反距离加权插值（IDW）法提出一种速度修正插值（VCI）方法。最后,使用VCI方法在不同树木样本上进行了木材径切面缺陷的二维成像实验。结果表明:①VCI方法可以重建木材内部缺陷大小以及缺陷位置,缺陷成像结果与真实的缺陷情况相吻合。②对比IDW方法的成像结果,VCI方法对缺陷的大小以及缺陷形状、位置的成像结果有较大提高。③利用混淆矩阵方法对VCI与IDW方法进行定量分析表明,VCI方法的平均准确率、平均精确度和平均查全率均高于IDW方法,说明VCI方法成像效果的可行性和有效性。     

应力波在树木不同角度纵截面的传播速度模型

研究应力波在立木内部纵截面上的传播规律及影响因素,建立传播速度模型。以浙江农林大学植物园内4个树种共计40株树木作为实验样本,采用Arbor Sonic 3D应力波成像系统测量应力波在不同角度纵截面上各点间的传播速度。结果表明:同一截面上任意2点间的传播速度随方向角的增大而增大;不同纵截面上任意2点间的传播速度与所在纵截面与径切面的夹角相关。对健康样本试验数据的拟合结果为v(θ,α)/v0≈kx2+1(0≤k≤1),k值取决于被测树木的物理力学参数;所有建立的回归模型决定系数R2均大于0.93,表明具有较高的拟合优度。不同树种应力波速度各不相同。纵截面上应力波传播规律与方向角θ和α相关,θ决定速度大小,α决定速度变化,即决定拟合方程二次项系数k的大小。健康树木纵截面上θ,α和v(θ,α)/v0满足如下关系:f(θ,α)=1+{[vl-(-0.2α2+1)vR]/vl}·θ2。对不同树种的检测结果均表明了该模型的有效性,在木材无损检测方向具有重要实际应用价值。     

不同含水率下利用电阻与应力波断层成像定量检测木材腐朽

通过对不同含水率的山杨原木试件进行检测,分析了含水率对腐朽和健康木材电阻与应力波传播速度的影响,及其对2种检测技术误差率的影响.结果表明:(1)随着含水率的提高,原木试件健康和腐朽区域的电阻均先减小后趋于平稳,但相同含水率下,腐朽区域木材电阻低于健康木材;(2)采用电阻断层成像仪检测腐朽缺陷面积的误差率随含水率的提高有差异(最大误差率为37.83%,最小误差率为2.48%),含水率在36.13%~81.79%时误差较小,腐朽缺陷检测较接近真实值;(3)应力波传播速度随着木材含水率的提高先降低后趋于平稳.应力波二维图像检测腐朽缺陷面积的准确率随着含水率的变化也有差异,最大误差率为52.61%,最小误差率为17.78%,腐朽缺陷检测准确性比较高的含水率为20.23%~71.58%;(4)通过2种方法测试腐朽缺陷面积的对比研究,结果表明电阻断层成像的腐朽缺陷识别优于应力波二维图像.     

远红外木材干燥热源分析研究

根据福建22种常见树种远红外透射率的测定,穿透深度弦向大于径向,但其最大均不超过1mm,当远红外双面垂直辐射2mm单板,内部有形成“正热源”的可能。分析木材远红外光谱,穿透深度最大的远红外在波长5.43μm附近,对应此波长远红外辐射通量密度的物理极大值的热源温度应取675.9K。     

故宫养心殿墙体木柱缺陷状况无损检测研究

  目的  古建筑墙体木柱部分或全部被墙体包裹，木柱与墙体接触部分易腐朽，检测操作空间差。通过对故宫养心殿墙体木柱缺陷状况的无损检测研究，探索墙体木柱缺陷状况无损检测评估方法，揭示墙体木柱腐朽存在的规律，为养心殿木柱修缮工作提供依据，也为其他木结构古建筑墙体木柱的无损检测和缺陷评估提供借鉴。  方法  以养心殿正殿、梅坞、东配殿、西配殿4座建筑中的68根墙体木柱为研究对象，首先利用木柱的外露面、透风口或拆口，进行现场检测，内容包括外部缺陷检测、敲击检测、内部缺陷检测、含水率检测和树种取样；然后对现场检测获得的木柱尺寸、缺陷类型和尺寸、微钻阻力曲线等数据资料进行汇总分析，评估每根被测木柱的缺陷情况，总结墙体木柱腐朽分布规律。  结果  养心殿墙体木柱整体保存状况较好；养心殿墙体木柱外部和内部缺陷的形式是不同的，外部缺陷的主要形式为外部腐朽和材料缺失，内部缺陷的主要形式为内部腐朽和空洞，而这两种缺陷的次要形式均为裂纹；对单根木柱而言，在横向截面上腐朽主要发生在木柱与墙体接触的区域，在纵向上腐朽主要发生在木柱底部，自下而上腐朽程度逐渐减轻；对全体木柱而言，双面外露木柱发生腐朽的概率较低，单面外露木柱发生腐朽的概率较高，完全被墙体包裹的木柱最容易发生腐朽。  结论  本研究所采用的方法用于墙体木柱缺陷状况无损检测评估是可行的，墙体木柱的位置、被包裹程度和树种对其缺陷状况均有影响。      

福建沿海乡村常用绿化乔木危险度评估——以闽南地区为例

正确评估乡村绿化乔木危险度,能提高管理效率,降低其对居民生命财产造成的损失。运用AHP法、VTA法等,对闽南地区20种常用的乡村绿化乔木进行潜在危险度调查与分析。结果表明:(1)权重值较高的3个指标分别是:根系不稳定、树干不自然倾斜、树干中空,权重值较低的指标为:徒长枝、树干物理损伤、顶梢枯死;(2)闽南地区乡村绿化乔木占47科90属98种,频率排名前20的绿化乔木中以果树等经济树种为主,常绿及乡土树种占比高;(3)危险度指数较高的为:巨尾桉、番石榴、枇杷、凤凰木,危险度指数较低的为:樟树、绿竹、柚树;(4)赋分均值高于0.6的检测项目分别为:V字夹角主干、危险枯枝、树干倾斜、树干内部腐朽征状。     

广州市中心城区古樟树生长状况调查及评价指标探讨

[目的]调查广州市中心城区古樟树(Cinnamomum camphora)生长状况,探讨适合古樟树的健康评价关键指标.[方法]采用实地调查的方法,以广州市中心城区前5批古树名木中古樟树为研究对象,对其树龄、生长状况、外貌特征和生长环境进行记录分析.[结果]广州市中心城区古樟树树龄集中在100~249 a,总体生长状况处于中等水平,普遍存在树枝切口、树洞腐烂、树干或(及)树枝倾斜和附生植物栖居的现象;胸径、株高与树龄存在正相关性,随着树龄的增加,胸径增幅明显,而株高增幅较小;切口和树洞会对古樟树生长产生一定影响;树干或(及)树枝倾斜,遇到强风存在安全隐患;附生植物对古樟树生长影响较小;从生长环境来看,工程建设、树池面积较小和周边铺装硬化不利于古樟树的生长.[结论]为科学评价古樟树健康状况,建议从生长位置、生长指标、树冠情况、树干情况、地面情况五大方面选取古樟树健康评价关键指标,以针对性地提出保护建议和措施.     

截形叶螨春季活动规律

对截形叶螨在树干上的越冬分布、出蛰后的转移规律、耐饥饿能力、爬行速度、寄主杂草等进行为期2 a的研究。截形叶螨在枣树主干树皮裂缝、主枝和树干基部的土壤缝隙中均能越冬,其中距地面60 cm左右的主干是主要越冬场所,越冬数量占总虫数的70%,主枝次之。从树干不同方位上的越冬情况来看,主干南面越冬数量最多。出蛰后的成螨沿树干转移取食。其耐饥饿时间为24~104 h、死亡高峰期间为56~80 h。这为冬季和早春用树干捆草圈诱杀、刮老树皮、喷洒农药等措施来降低越冬虫口密度和树干涂抹毒环诱杀、阻止转移以及清除灰绿藜等措施来控制截形叶螨提供了理论依据。     

树干高度对苹果开心形树产量及品质的影响

高干、中干、低干开心形苹果树和自由纺锤形苹果树(对照)的研究结果表明,在初果期,对照及低干开心形树产量较高,分别比高干开心形树高20.9%和17.9%,其产量构成与公顷枝量呈正相关;在盛果期,高干和中干开心形树产量显著高于对照,分别比对照提高了17.4%和17.8%,其产量构成与树体枝轴长度呈正相关。果皮色素花色苷含量、果肉可溶性固形物含量(TSS)等指标在初果期不同树形处理无显著差异;在盛果期,高干和中干开心形树处理显著高于对照,果实综合品质优良。     

吡虫啉在杨树中持留量的动态变化研究

该文以二氯甲烷为提取剂 ,采用高效液相色谱法 ,测定了吡虫啉 (imidacloprid)在杨树 (北京杨 )中的持留量 .结果表明 ,采用打孔注药法在树干基部注入吡虫啉 (商品名 :康福多 ) ,药剂在树体内可持留 40d以上 ,其中叶片中的药剂含量最高 ,侧枝中的含量居中 ,树干中含量最低 .杨树主干韧皮部的持留量明显高于木质部的持留量 ,施药后 ,吡虫啉在树干木质部中的持留量是随时间而变化的 ,施药后 5d左右持留量最高 ,以后又逐渐下降 .树干基部的持留量为 0 2 8μg kg ,小于树干上部的持留量 0 64μg kg ;杨树主干韧皮部的持留量在施药后初期持留量呈上升趋势 ,10d左右达最大值 ,而后呈下降趋势 ,树干基部韧皮部的持留量为 3 3 9μg kg ,大于树干上部韧皮部的持留量2 11μg kg .杨树侧枝韧皮部的持留量为 3 0 9μg kg ,明显高于木质部的持留量 1 68μg kg ,施药 10d左右吡虫啉在侧枝韧皮部中的持留量最大 ,韧皮部的持留量随着侧枝高度的增加而增加 ;杨树侧枝韧皮部中的持留量在施药第 10d最大 .杨树下部 (4 0m以下 )叶片中吡虫啉的持留量先增加后降低 ,在施药后第 2 0d达到最大 ,而杨树上部 (4 0m以上 )叶片中的吡虫啉持留量则呈下降趋势 ,叶片中的吡虫啉持留量随树干高度的增加而减少     

基于速度误差校正的林木应力波无损检测断层成像算法

目的应力波断层成像技术已经在林木无损检测领域得到了广泛的应用, 然而木材的各向异性特征以及应力波速度反演计算的误差对断层成像的精度影响较大。因此,进一步提高断层图像的准确性非常关键。方法根据传统的应力波速度反演原理, 提出了一种基于速度误差校正的断层成像算法(ECIA)。该算法利用最小二乘QR分解法(LSQR)计算应力波在林木横截面网格单元内的速度分布, 并使用误差校正机制(ECM)优化断层图像。为了评估算法的性能, 分别选取了若干实验室内的原木试样及扬州市区古树进行无损检测实验, 利用德国PICUS应力波断层成像仪获取的应力波传播数据实现了ECIA算法, 生成了各实验样本的断层图像。结果ECIA算法较为精确地检测出了原木及活树中缺陷区域的位置及大小, 尤其在活树的健康检测中, ECIA算法对于缺陷区域尤其是轻微腐朽区域的检测精度高于PICUS检测仪。结论ECIA算法能够产生较为准确的林木断层图像,适用于林木应力波无损检测。      

新疆黄斑星天牛的发生期预测预报方法研究

[目的]黄斑星天牛Anoplophora nobilis Ganglbauer 是我国林业上的一种毁灭性蛀干害虫,是新疆维吾尔自治区补充的森林植物检疫对象.以幼虫在树干内蛀食危害,成虫在树干和枝条上刻槽产卵造成破伤口导致树木干枯.危害轻者使树木枝枯叶黄,生长衰弱;重者大面积整株死亡并降低用材价值,对新疆的绿洲生态安全和林业发展都构成了很大的威胁.为了掌握该天牛的防治最佳时机进行有效控制,对其主要习性和发生规律进行系统的观测.[方法]从2006～2009年采用物候、期距、形态特征和有效积温预测法,对黄斑星天牛发生期预测预报方法进行了详细研究.[结果]研究总结出了一套对该天牛的成虫、蛹、幼虫和卵的发生期预测预报方法.[结论]制定了黄斑星天牛发生期预测预报方法,为准确预报该天牛各虫期出现时间提出了科学的方法,并为选择最佳防治时机提供了可靠依据.     

虫疤涂药兼治苹果树两种主要枝干害虫的初步研究

苹果透翅蛾Conopia hector Butler和苹小吉丁Agrilus mali Matsumura是当前吉林省各地果园为害苹果属果树的两种主要枝干害虫。在长春前者一年发生1代,后者三年2代或二年1代。均以幼虫在枝干内越冬。由于二者幼虫为害期长,又蛀入枝干内串食,所以用树上喷药防治幼虫和发生期较长的成虫均较难奏效。但这两种幼虫同时为害在枝干上造成的虫疤,却为涂药兼治提供了依据。且经济有效、简便易行,便于推广。试验用50％杀螟松或辛硫磷乳油,加煤油或柴油30～50倍液,20％杀灭菊酯乳油等合成菊酯类乳油50～100倍液,防治效果均可达90％以上。用柴油或煤油作渗透剂可提高防治效果。涂药时期以春季和秋季落叶后为宜。     

城市森林显著树的认定及分布特征

为扩大城市树木保护的范围,促使城市居民更理性地了解和欣赏树木,更好地关爱和保护树木,积极参与及推进城市森林建设,以安徽省合肥市主城区为研究范围,以历史见证和社会文化为定性指标,以树龄及活力、树木体量、树种、立地位置、美学价值等5个一级定量指标和树高、胸径、冠幅、色彩等12个二级定量指标构建城市森林显著树评定指标体系,以及综合量化评分的显著树认定方法,将城市森林显著树定义为城市中体量大、树型优美、位置重要、种类珍稀,视觉上醒目、突出,且备受公众关注、喜爱,或具有较高历史文化内涵和美学价值的树木。在此基础上运用该认定方法,认定合肥市主城区显著树共23种112株,隶属18科23属,是挂牌古树数量的5倍多,认定的显著树在树种分布、年龄结构、胸径、空间分布、常绿落叶比等方面存在一定的差异。此方法是对古树名木的有效补充,为维护城市生态平衡和生物多样性,扩大对城市中树木个体资源的宣传保护和研究提供了新的思路与建议。