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第 23卷,第 1期深圳大学学报理工版 Vol 23, No 1
2006年 1月 JOURNAL OF SHENZHEN UN IVERSITY SC IENCE AND ENGINEER ING Jan 2006
文章编号: 1000 2618 (2006) 01 0090 05
竹制弹性元件的特性与应用
赵志超, 白灵, 谢盛辉
(深圳大学理学院, 深圳 518060)
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摘要: 利用竹子为弹性元件, 研究其力学性能的重复性和老化性, 以及竹子取样部位对其弹性性能
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的影响. 指出取材于竹子外皮层 2 mm厚度以内的竹片可作为优质弹性元件, 竹片的弹性模量沿径向成梯
度分布, 与其厚度成线性关系, 竹制弹性元件的性能与竹材的组成和结构密切相关.
关键词: 竹; 弹性元件; 弹性性能
中图分类号: TB 322 文献标识码: A
现代测量系统使用的弹性元件, 原材料大多取屏上移动的距离为 x = h1 h2 , 见图 1 ( b). 若将一
自弹性性能优良的合金或某些高分子化合物, 然而系列标准砝码作为待测重物依次置入系统, 在屏上
这种元件的制作有很大困难, 因为弹性元件的调节则得到一系列的反射光点位置 h3 , h4 , ⋯. 在这些位
功能与原材料的组分、结构和加工工艺密切相关. 移点标上相对应的砝码数值, 就把接收屏制作成可
要想找到能同时改变上述多种因素的材料制作弹性读出(质量) 测量结果的标尺.
元件, 目前尚未见报道[ 1 ] . 作者在研究以生物材料
制作弹性元件时发现, 经过一定技术处理后, 加工
成某种规格的竹片型弹性元件能在较大范围内满足
测量系统的要求. 本文对其各种力学性能作了研究.
1 弹性性能
1 1 基本装置及工作原理图 1 竹片工作原理图
本文设计的竹片型弹性元件应用于微小质量和 F ig 1 Schema tic plot of an ela stic dev ice by bam boo
微小位移测量系统已获得成功. 这种元件取材于毛
竹, 根据系统量程的要求加工成长 200 mm, 宽 4 1 2 实验结果
mm , 厚 0 4 mm的竹片. 使用时, 竹片弯曲成曲率为了检验竹片弹性性能是否符合测量系统精度
半径为ρ的弓形, 如图 1 ( a) , 安装时其 B 端固定的要求, 本文对竹片进行了拉伸试验的测定. 用于
(可卸下) , A 端为负荷(应力) 承受点. 施加在 A 拉伸试验的竹试样取样于毛竹(高度大于 4 m) , 加
端的外力 F通过一个杠杆传递过来, 这个外力使弯工规格参照竹片型弹性元件, 范围有所扩大. 每组
曲竹片受到挤压, 在 F方向上竹片 A 端产生了一个试样分别从毛竹的下部(距地面 1 m 以上) 、中部
位移 h . 当被挤压的竹片形成的反作用力与杠杆另和上部(距竹尖 1 m以下) 采集, 选择那些色泽均
一端重物(待测量) 施加的重力达到平衡时, 杠杆匀、无虫斑和其他斑痕的段落, 切割为 200 mm 长
从初始位置旋了θ角. 这时, 经过一个光学转换系的竹筒, 经充分(自然) 干燥后, 加