Влияние сучков на прохождение ультразвука в древесине

Рассмотрена возможность использования ультразвука для определения наличия и оценки состояния сучков в древесине. Сортировка пиломатериалов по наличию пороков или дефектов осуществляется в основном визуальным способом, что не всегда дает возможность корректного определения дальнейшего функционального назначения этих полуфабрикатов с требуемыми эксплуатационными характеристиками. При этом в случае визуальной оценки сорта и состояния пиломатериалов высока вероятность ошибочного принятия решения, так как ряд пороков является скрытыми. Наличие скрытых внутренних пороков или дефектов, в том числе сучков и трещин в зонах их расположения, может приводить к дальнейшему разрушению как одного элемента, так и всей конструкции в целом. Для оценки наличия и состояния этих материалов может быть применена ультразвуковая диагностика. Высокую степень достоверности при диагностике цельной древесины показывает теневой метод акустического контроля. В рамках проведенных исследований применяли частоту 2,5 МГц. При прозвучивании древесины вследствие её анатомического строения возникает ряд особенностей самой диагностики, которые позволяют расширить возможности использования метода. К таким особенностям можно отнести необходимость усиления амплитуды сигнала для его прохождения через древесину, что свидетельствует о наличии или отсутствии пороков или дефектов, а также дает возможность оценки их состояния и определения функционального назначения. Бездефектная зона, а также зона со здоровыми сросшимися сучками требуют усиления амплитуды сигнала до 70 дБ. Увеличение усиления амплитуды сигнала выше 70 дБ свидетельствует о появлении зоны концентрации внутренних напряжений, а также пороков и дефектов, значительно снижающих качество пиломатериалов.

1. Артемов В.Е., Паврос С.К. Исследование акустического тракта теневого метода ультразвуковой дефектоскопии с регистрацией второго прошедшего импульса // Дефектоскопия. 1981. №8. С. 68 – 73.

2. Бобылева Ю.Н., Давыдов С.Л., Зарецкий-Феоктистов Г.Г. К вопросу об определении упругих параметров древесины ультразвуковым методом // ИВУЗ. Лесной журнал. 1978. №3. С. 156–159.

3. Голубев А.С., Паврос С.К. Неразрушающий контроль материалов и изделий. Л.: ЛЭТИ, 1989. 60 с.

4. Добротин Д.Д., Паврос С.К. Обработка сигналов при неразрушающем контроле. Л.: ЛЭТИ, 1986. 80 с.

5. Добротин Д.Д., Паврос С.К. Обработка и анализ случайных сигналов. Л.: ЛЭТИ, 1999. 80 с.

6. Ермолов И.Е, Ланге Ю.В. Ультразвуковой контроль // Неразрушающий контроль: справочник в 7 т. под общ. ред. В.В. Клюева. М., 2004. Т. 3. 864 с.

7. Кармадонов А.Н. Дефектоскопия древесины, М.: Лесная промышленность, 1987. 120 с.

8. Колесникова А.А. Исследование свойств древесины по кернам. Йошкар-Ола: Марийский Государственный Технический Университет, 2002. 178 с.

9. Лакатош Б.К. Дефектоскопия древесины, М.: Лесная промышленность, 1966. 183 с.

10. Полубояринов О.И. Плотность древесины. М.: Лесная промышленность, 1976. 160 с.

11. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. 4-е изд. М.: МГУЛ, 2007. 351 с.

12. Федяев А.А. Определение видов пиломатериалов (радиальные, тангенциальные) // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2025. Вып. 255. С. 403–416. DOI: 10.21266/2079-4304.2025.255.403-416.

13. Чубинский А.Н. Методы и средства научных исследований. Методология, методы планирования и обработки результатов экспериментов: учеб. пособие. СПб.: Медиапапир, 2024. 130 с.

14. Чубинский А.Н., Федяев А.А., Паврос К.С., Теплякова А.В. Прогнозирование прочности склеивания строганных пиломатериалов методом ультразвуковой диагностики // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2011. №7. С. 109–115.

15. Чубинский А.Н., Федяев А.А., Паврос К.С., Теплякова А.В., Лозак А.А. Исследование отклонения ультразвукового пучка при прозвучивании древесины // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2012. №6. С. 77–82.

16. Чубинский А.Н., Тамби А.А., Теппоев А.В., Ананьева Н.И., Семишкур С.О., Бахшиева М.А. Физические неразрушающие методы испытания и оценка структуры древесных материалов // Дефектоскопия. 2014. Т. 50, №11. С. 76-84.

17. Чубинский А.Н., Тамби А.А., Федяев А.А., Федяева Н.Ю., Кульков А.М. Направления использования физических методов контроля структуры и свойств древесины // Системы. Методы. Технологии. 2015. №2 (26). С. 152-158.

18. Чубинский А.Н., Федяев А.А., Шумякова Н., Федяева Н.Ю. Определение сплошности клеевого соединения в древесном материале с помощью ультразвука // Системы. Методы. Технологии. 2017. №2 (34). С. 101-105. DOI: 10.18324/2077-5415-2017-2-101-105.

19. Arriaga F., Osuna-Sequera C., Bobadilla I., Esteban M. Prediction of the mechanical properties of timber members in existing structures using the dynamic modulus of elasticity and visual grading parameters // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 322, iss. 3. Art. no. 126512. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.126512.

20. Baar J., Tippner J., Rademacher P. Prediction of mechanical properties – modulus of rupture and modulus of elasticity – of five tropical species by nondestructive methods // Maderas. Ciencia y tecnología. 2015. Vol. 17, no. 2. P. 239–252. DOI: 10.4067/S0718-221X2015005000023.

21. Bucur V. Acoustics of wood. Berlin: Springer, 2006. 393 p. DOI: 10.1007/3-540-30594-7.

22. Tippner J., Hrivnák J., Kloiber M. Experimental evaluation of mechanical properties of softwood using acoustic methods // BioResources. 2016. Vol. 11, no. 1. P. 503– 518. DOI: 10.15376/biores.11.1.503-518.

23. Vázquez C., Gonçalves R., Bertoldo C., Baño V. Vega A., Crespo J., Guaita M. Determination of the mechanical properties of Castanea sativa Mill. using ultrasonic wave propagation and comparison with static compression and bending methods // Wood Science and Technology. 2015. Vol. 49. P. 607-622. DOI: 10.1007/s00226-015-0719-7.

24. Wang S.-Y., Lin C.-J., Chiu C.-M. The adjusted dynamic modulus of elasticity above the fiber saturation point in Taiwania plantation wood by ultrasonic-wave measurement // Holzforschung. 2003. Vol. 57. P. 547–552. DOI: 10.1515/HF.2003.081.