1、本文以落葉松、楊木樹(shù)種為研究對(duì)象，選取的木材試件含有較多的節(jié)子、裂縫等天然缺陷，首先采用FFT快速傅里葉分析儀對(duì)木材進(jìn)行模態(tài)分析，測(cè)出木材的固有頻率、振動(dòng)模態(tài)，并進(jìn)一步計(jì)算彈性模量和模態(tài)振型，分析含缺陷木材與無(wú)缺陷木材的固有頻率、彈性模量和剪切模量的差異。運(yùn)用MATLAB對(duì)試件振型曲線(xiàn)進(jìn)行正弦擬合，以判定系數(shù)R2、誤差平方和SSE和均方差RMSE表征曲線(xiàn)的擬合度，R2越大、SSE和RMSE越小，則擬合度越高;以擬合曲線(xiàn)與模態(tài)振型圖所夾面

2、積S作為表征曲線(xiàn)平滑度的參數(shù)，S越大，則試件模態(tài)振型曲線(xiàn)平滑度越差。之后將每一根木材都加工成4個(gè)小試件，再進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，研究缺陷面積和密度變異的關(guān)系。然后采用計(jì)算機(jī)有限元軟件ANSYS進(jìn)行計(jì)算模態(tài)分析，反復(fù)選擇不同的單元、網(wǎng)格劃分和計(jì)算方式進(jìn)行模擬，得到最優(yōu)的計(jì)算模態(tài)分析的模擬方法，最后與試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。兩種模態(tài)分析得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下:
　　(1)缺陷會(huì)改變木材的物理性質(zhì)，木材的固有頻率和彈性模量會(huì)隨著

3、缺陷的增加而減小。運(yùn)用MATLAB對(duì)試件振型曲線(xiàn)進(jìn)行正弦擬合發(fā)現(xiàn)，R2均大于0.9429。試件的振型從一階到六階，SEE、RMSE和S均隨著階次的增大而增大，說(shuō)明振型曲線(xiàn)的階次越高，其擬合度越差且平滑度越差。對(duì)于從同一塊板材加工而成的試件，有缺陷試件的振型變異度大于無(wú)缺陷試件。以曲線(xiàn)平滑度S的取值可以判斷試件自然缺陷的面積是否大于5cm2。當(dāng)前六階振型的平滑度S平均值大于1時(shí)，說(shuō)明該試件自然缺陷的面積大于5cm2。
　　(2)節(jié)子

4、對(duì)木材一、二、三階的模態(tài)振型影響體現(xiàn)在峰值處，木材的四、五、六階模態(tài)振型在節(jié)子處會(huì)出現(xiàn)振型曲線(xiàn)的突變，該突變表現(xiàn)為改變曲線(xiàn)的單調(diào)性而非平滑度。而開(kāi)裂木材的一階模態(tài)振型體現(xiàn)為不對(duì)稱(chēng)，第一個(gè)敲擊點(diǎn)和最后一個(gè)敲擊點(diǎn)的位移差值大于0.4，且敲擊裂縫部位所得的頻率虛部圖在固有頻率處會(huì)出現(xiàn)雙峰值。說(shuō)明可以通過(guò)木材的固有頻率、彈性模量、模態(tài)振型、虛部圖對(duì)節(jié)子、裂縫進(jìn)行定量、定位檢測(cè)。
　　(3)應(yīng)用ANSYS進(jìn)行計(jì)算模態(tài)分析時(shí)，泊松比的設(shè)定對(duì)模