我国为木材工业大国，正向木材工业强国迈进。随着国民经济的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，用户对木材及其制品数量和质量的需求提出了更高要求。特别是近几十年来，世界上木材资源的重点逐步从天然林向人工速生林转移[1]，这为木材工业科技工作者提出了一系列新的研究课题[2]。木材(质)的弹性常数是衡量木材(质)重要的力学性能参数，反映其在外力作用下抵抗变形能力的大小。在对木材弹性常数测试中，采用动态振动法具有快速、简便、可靠性高等优点[3-5]，已被证明是一种常用的成功方法，其测定结果与传统静态法测定结果间有较好的一致关系[1-6]。工程上常用应变片测量构件受力、变形、应力和危险点主应力，它在构件强度和刚度设计中起到重要作用。应变片不同于加速度计，其质量可以忽略，而加速度计是有质量的，对测量频率会造成系统附加质量影响，致使构件测量频率偏低。因为应变法测试材料泊松比的应变片是必需的，而传统做法是用粘贴在板中央线上的十字应变花，即00和900应变片组合，这样粘贴的十字应变花只能测出材料弹性模量和泊松比。对于木材与木质复合材料弹性模量的动态测试研究已较为充分，对其剪切模量动态测试研究尚少。自由板扭转振形法适用于木材和各向同性材料的剪切模量测试，该方法依据自由板的一阶扭转模态，具有快速、简便、重复性好和精度高的优点[6-8]，而自由板不能作为测试泊松比的试件。混凝土E、G和μ动态测试，E、G是自由板作为试件测试的，而μ用测E、G的自由板夹持为悬臂板测试的[9];E、G和μ三个参数是分两次测试，并不是同步测试的。2015年，《林业科学》刊登了《动态测试木材的泊松比》一文[10]。2016年，笔者对动态测试木材弦切面、径切面和横切面泊松比的应变片粘贴位置作了详细的理论分析，提出适用于动态测试木材泊松比的应变片粘贴位置公式，该公式的正确性得到了静态拉伸和四点弯曲实验验证[11]。文[12]中还成功地将动态测试木材泊松比方法应用于各向同性材料，但同样只局限于一次实验测出E、μ两个参数[7-12]。

　　由于上述测试E、μ的文献中，其十字应变花皆粘贴于悬臂板板面的中心线上，且沿板的纵向与横向，其应变频谱不会在悬臂板一阶扭转频率处出现峰值，故测不出剪切模量。这时，欲同步测出E、G和μ三个参数，一个简单做法是再加一只加速度计用以测试悬臂板的一阶扭转频率。这个实验方案不是本文所要求的，笔者的目的是如何用两枚应变片，通过双通道采集，一次实验同时测出E、G和μ三个参数，为实验教学和相关行业提供一种方法简单、成本低廉、结果准确的同步动态测定木材弹性模量、剪切模量和泊松比的方法。鉴于此，本文以悬臂板一阶弯曲模态和一阶扭转模态为依据，探讨用两枚应变片同步动态测定木材(质)弹性模量、剪切模量和泊松比的原理和方法，包含两枚应变片粘贴位置和粘贴方向的选择分析。即用这两枚应变片，不但要测出悬臂板试件一阶弯曲频率和一阶扭转频率，还同时能测出试件的泊松比。

　　1 主要组成、用途及特点

　　2 系统组成及工作原理

　　3 测试案例

　　本文目的是如何用两枚应变片同时动态测出E、G和μ三个材料常数。现将该实验方案称之为0°～75°实验方案，其贴片位置和方向如图2所示。笔者利用本系统分别测算出杨木(poplar)、西加云杉(Sitka spruce)和中密度纤维板(MDF)试件的E、G和μ[13]。

　　测试所用的木材试件及其参数为：杨木(poplar)弦切面，平均气干密度为550 kg/m3，含水率为12.2%，制作规格为500 mm×100 mm×10 mm板材，并实现公称尺寸450 mm×100 mm×10 mm的悬臂板试件，其悬臂夹持长度为50 mm。西加云杉(Sitka spruce)径切面，平均气干密度为354 kg/m3，含水率为9.5%，制作规格为600 mm×107 mm×12.2 mm板材，实现公称尺寸535 mm×107 mm×12.2 mm的悬臂板试件，其悬臂夹持长度为65 mm;中密度纤维板(MDF)平均气干密度为715 kg/m3，含水率为11%，制作规格为600 mm×120 mm×9 mm板材，实现公称尺寸540mm×120 mm×9 mm的悬臂板试件，其悬臂夹持长度为60 mm。上述实测结果如表1、表2所示。

王正　南京林业大学材料科学与工程学院