基于动力特性的木地板损伤检测
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摘 要：木地板作为重要的装修材料，越来越多的走进人们的日常生活和工作的场景当中，但由于木地板本身的结构特质，使用过程中会发生开裂变形等局部问题，会导致对于使用者的安全造成威胁。所以对于木地板的结构健康检测十分重要。传统的检测方法存在一定的局限性，检测过程会对材质产生不同程度的破坏。通过木地板的动力特性，可以在不损伤材质的情况下，对木地板的安全现状进行测试，以达到排除隐患的目的。
关键词：木地板损伤检测 动力特性
中图分类号：TU564.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）02（c）-0038-02
木地板使用过程当中一定会发生一定程度的损伤，而这种损伤会对整个木地板的使用安全造成危害，我们需要对木地板的实际状况进行测试。传统的测试方法会对木地板本身造成伤害，本文基于动力特性将木地板整个结构假设为一个简易的支梁系统，利用量在不同振动方程发出发，包括引入损伤系数矩阵，利用结构损伤前后的固有频率和未受损伤的结构频率计算，其影响数值来判定其损伤。
1 传统检测方法
1.1 传统检测法的介绍
由于木地板在使用过程当中一定会发生一定程度的形变，所以我们可以通过其物理性状的变化进行其，损伤的初步判断和常用的传统判断方法有以下两种。
1.1.1 测量法
任何物品在使用过程当中，如果发生了损坏，必然就会发生形变着，利用这个原理，我们可以通过对于木地板在使用初期测量的量和使用过程中的测量对其的损伤情况作出一个初步的判定，通过测量，木地板在使用过程中长宽高以及不同取样点之间的形变直，我们可以对于发生问题的木地板进行判定。
1.1.2 取样法
由于测量法只能作出大概的损伤状况的判定，对于存在隐患的木地板不能进行直接的判定，我们可以使用取样法来对于可能存在问题的木地板进行检测，具体做法就是从所有的木地板中抽样选取一块出来，进行外观上面的观察，对于其整个的形状进行测量，然后确定是否已经发生了小幅度的形变，我发现此样品已经发生了形变，可以对其进行切片，检测其切面变化，一般正常的木地板的纹理应该是一种符合于木头本身的纹理发展方向，而如果出现问题的木地板，其结构上面会出现漏洞或者，纹理错位的情况，由此可以判定此木地板已经发生了严重的问题，需要及时更换。
1.2 传统检测方法的弊端
对于已经使用的木地板传统一般来说使用的是测量或者将部分木地板拿出来取样的方法来测定其是否已经存在与损伤。这两种方法都存在着自己的弊端，首先测量法只能对表面进行测量，对于木地板内部的损伤情况并不能有直观的观察，我木地板已经变形到可以通过测量其高度和宽度来确定其变形程度时，已经就存在着安全隐患了。而取样法将一块单独的木地板贴出来进行切面测试，看是否其中也存在着裂缝和变形的问题，这样一来就破坏了原来的木地板结构，而且取样的样本选择不正确，也会导致整个测试的结果产生偏差，我对整个建筑物内的木地板具体使用状况进行测试。
2 动力特性测试的原理
任何物体都有自己的结构特性，而这种结构特性会在受到外力影响时产生固定频率的位移和为一套阵型，位移模态振型应变模态阵型以及阵形曲面的变化，第一不同密度材质纤维方向不同，外地的信号做出不同的反应原因，我们将整个木地板设置成为一个简单的梁化结构，结构发生损伤时，其刚度和质量均会发生变化，这个时候我们可以对比着木地板的固有振动频率，通过对于不同频率化的观察以确定其内部造成的损伤情况。
3 木地板测试中动力参数的选择
由于木地板结构损伤识别是其结构健康检测的核心，对其损伤结构程度定义又是木地板损伤结构检测系统地关键，所以基于动力特性的结构损伤，检测参数应该选择一个可测一测，对结构敏感的参数，用于对于商城识别的物理量可以进行全局量，但用于损伤定位的目标又必须是局域的满足，局部损伤和位置定位函数是两条基本要求。通过已有的实验结果表明，对于木地板结构的振动特性，研究发现，振动测试简单易行，但是获得的信号强度不强，受迫于震动能够发出连续剧好，但不能直接获得主力数据特点。你应该先对木地板的原有固定成频率做一个识别。
当木地板结构发生损伤时，其刚度和质量均会发生变化，基于固定频率的变化进行损伤测试时，可以忽略结构质量的变化，而考虑损伤造成的结构刚度的降低，导致结构固有频率的降低，因此可以比较前后频率来识别损伤结果。这样测试可以带来优点也带来了缺点。一方面基于固定频率变化的损伤测试，在模拟数字中最容易被策得，而且也较高的精度，用固定频率改变量做判定指标，相对应的振型也更加精准，另一方面将固定频率作为指标在了以下确定结构个阶段频率对于所处的损伤敏感度不同作为结构广义刚度和广义频率反映的是结构整体的动态特征，难以反映结构局部的损伤，因此用单一而不完整的频率很难测出损伤的位置和程度信息，由于高阶频率对低价频率较损伤敏感，而复杂结构的高阶频率难以测试，导致损伤难以准确识别，不同位置不同程度损伤可以引起不同频率变化，从而不能确定损伤的位置。
在实际的木地板健康检测中，固有频率最容易测得且精度较高的模态参数。为了克服频率不能作为局部损伤指标进行损伤定位及程度判别的不足，将木地板结构简化为简支梁，从梁的受迫振动方程出发，利用振型叠加法计算简直梁在简谐激励下的响应 。将梁的局部损伤模拟为单元刚度的降低 ，通过引入损伤系数矩阵，利用结构损伤前后的固有频率变化和未损伤结构的振型数直接计算刚度影响系数矩阵，进行伤定位与损伤程度的定量判别。对木地板结构的单位置和多位置局部损伤进行识别，数值模拟表明，本研究方法能够有效地识别出木地板的局部损伤。
在实测过程当中发现，不同损伤状态的木地板在整体上面会反映出不同的频率振动，然后利用干涉原理，你通過不同，位置进行振动测试，确定其具体损坏位置，损坏情况。
4 实际测试的使用效果
为那测试理论是否成立，我们对1栋古建筑的木地板结构进行了实际测试。由于实际在测量过程当中，发现基本上来说理论推导通过的结果和实际测量出来的结果比较相似，但会遇到噪声对于损伤结果识别的影响，我们所处的环境并不非理论上物理存在的绝对静止的环境，环境周围可能会遇到各种各样的噪声和振动，影响实际测试的结果，但是对比实验结果和理论计算的结果，只发现正常情况下，如果没有特殊的外在噪声的破坏，及测量出来的实际结果和理论推导的结果还是比较相似的，整体的误差在可以接受的范围之内。
5 结语
通过理论推导和实际测量结果表明，基于结构损伤后的固有频率变化和未损伤频率结构阵型，数据的测量方法，对梁部结构直接识别。或在理论上快速地找到具体的损伤位置及损伤情况，具有较高得识别精度，而从实际的测量结果来说，与预测的数值偏差值在可接受范围之内，相对于传统的测量方法和取样法，拥有较高的精度的同时，也不会破坏原有样本的现状，作为一种新型的检测方法，可以推广到相关建筑物的实际使用过程当中，对于一些比较古老的建筑物，需要精度的确认其状况而用不能采取破坏性测量时有着较高的适用性。
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