توضیحات

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 بررسی تخته خرده چوب و آزمایشات غیرمخرب با روش های فراصوتی و ارتعاشی دارای 71 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد بررسی تخته خرده چوب و آزمایشات غیرمخرب با روش های فراصوتی و ارتعاشی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

پیشگفتار
این پایان‎نامه نقطه عطفی مهم در برنامه مهندسی مكانیك خصوصاً در زمینه تكنولوژی چوب در دانشگاه تكنولوژی ‎Lulea است موضوع این كار توسط پروفسور ‎Holzwissenschaftenfur، استاد دانشگاه زوریخ فراهم شد و آزمایشات غیرمخرب ویژگیهای الاستیك (ارتجاعی) و شكنندگی تخته خرده چوب با روشهای فراصوتی و فركانس ایگن را پوشش می‎دهد. انتخاب این موضوع با این هدف انجام شد كه مرجع فارسی مناسبی برای مطالعات آینده علاقمندان فراهم شود و علاقمندان با فراغ خاطر بیشتر به مطالعه مهندسی مكانیك در زمینه تكنولوژی چوب بپردازند و باعث پیشرفت صنعت چوب و كاغذ شوند. 
چكیده
در تولید  تخته خرده چوب، ویژگیهای مختلف تخته به منظور حفظ كیفیت تخته با محدودیتهای مورد لزوم اندازه‎گیری می‎شوند. روشهای غیرمخرب برای این منظور شامل آزمایشات فراصوتی و فركانس ایگن هستند. این روشها برای اندازه‎گیری مقاومت تخته پس از پرس، در جهت مقاصد كنترل فرآیند پیشنهاد شده‎اند. ثابت شده است كه روشهای سرعت فراصوتی و فركانس ایگن ابزارهای مناسبی برای انجام این كار هستند. نتایج نشان می‎دهند كه مدول یانگ و مقاومت خمشی را می‏توان با این روشها تعیین نمود. چسبندگی داخلی را فقط با دقت نسبتاً كافی می‎توان با مدلهای ارتجاع طبیعی تعیین كرد. استفاده از مدلهای گوناگون اغلب مواقع مدلهای معتبرتر و بهتری را برای مدول یانگ و مقاومت خمشی و پیش‎بینی‎های بهتری را برای چسبندگی داخلی ارائه می‎دهند. اگر متغیرها ضعیف باشند مدلهای گوناگون برای پیش‎بینی‎های پیچیده مناسب هستند. 

 

فهرست مطالب

1-1- سابقه    
2-1- هدف و منظور این مطالعه    
3-1- دامنه و تعیین حدود    
4-1- تئوری و كارهای پیشین    
1-4-1- آزمایشات غیرمخرب    
2-4-1- تحلیل فركانس ایگن    
3-4-1- روش فراصوتی موازی با صفحه تخته    
4-4-1- روش فراصوتی عمود بر صفحه تخته    
2- مواد و روش    
1-2- مواد    
2-2- طراحی آزمایش    
3-2- روش زمایش    
4-2- مدل‎سازی ‎PLS و تحلیل اطلاعات    
1-4-2- روش ‎PLS   
3- روشهای آزمایش ‎- تئوری و كاربردی    
1-3- روش آزمایش ‎DIN/EN   
عنوان     صفحه
1-1-3- تعیین مدول الاستیسیته در خمش و مقاومت خمشی در استاندارد ‎DIN-EN310   
2-1-3- تعیین مقاومت كششی عمود بر صفحه تخته    
3-1-3-  تعیین رطوبت نسبی با استاندارد ‎DIN – EN 323 و تعیین دانسیته با استاندارد ‎DIN – EN 323   
2-3- سرعت صوت    
3-3- فركانس ایگن    
4-3- ماشین آزمایش سریع ‎Testrob   
4- نتایج و تحلیل و بررسی    
1-4- تعیین چسبندگی داخلی    
1-1-4- تعیین با مدلهای خطی    
2-1-4- تعیین چسبندگی داخلی با مدلهای گوناگون    
2-4- تعیین مقاومت خمشی و مدول یانگ برای تخته‎های بزرگ    
1-2-4- تعیین ‎MOR   
2-2-4- تعیین ‎MOE   
3-4- تعیین مقاومت خمشی از روی اطلاعات نمونه    
1-3-4- مدلهای خطی    
2-3-4- مدلهای چندمتغیری    
عنوان     صفحه
3-3-4- مدلهای برای تعیین ‎MOR تهیه شده از مقادیر متوسط    
4-4- تعیین مدول یانگ از روی اطلاعات نمونه    
1-4-4- كلیه نمونه‎ها    
2-4-4- مقادیر متوسط    
3-4-4- تفاوتهای روشهای استاتیك و روشهای دینامیك    
5-4- تأثیر متعادلسازی    
6-4- مقادیر اندازه‎گیری ‎Testrob    
5- نتایج    
1-5- كارآئی مدلها برای كنترل فرآیند    
1-1-5- سرعت اولتراسونیك برای تعیین چسبندگی داخلی    
2-1-5- سرعت اولتراسونیك برای تعیین ‌‎MOR و ‎MOE   
3-1-5- اندازه‎گیری با فركانس خاص برای تعیین ‎MOR و ‎MOE   
4-1-5- مدلهای چند سنسوری برای تعیین ‎MOR و ‎MOE   
5-1-5- كاربرد روشهای مذكور برای تخته‎های بزرگ    
6-1-5- اندازه‎گیری با ‎Testrob   
2-5- تأثیر و شدت شرایط سازی    
3-5- سنجش دما    
6- كار ثانویه    
7- مقالات و منابع   
1- طرح آزمایش برای تخته‎های مختلف    
2- نتایجی از برگشت‎های خطی (روابط خطی)    
3- نتایجی از مدلهای گوناگون (چندمتغیری)    
4- تأثیر دما روی سرعت صوت    
5- واژه‎نامه    
6- محلهای اندازه‎گیری در آزمایشات مختلف    
7- برنامه آزمایش     

 

1- مقدمه
این پایان‎نامه نقطه عطفی مهم در برنامه مهندسی مكانیك، خصوصاً در تكنولوژی چوب در دانشگاه تكنولوژی ‎Luleo است. موضوع این پایان‎نامه آزمایشات غیرمخرب ویژگیهای الاستیك برای تخته خرده چوب با استفاده از روشهای فراصوتی و فركانس ایگن می‎باشد.
1-1- سابقه
تخته خرده چوب قطعاًُ مواجه با تقاضاهای كاربردی است. این موارد موردنظر ویژگیهایی نظیر مقاومت خمشی و چسبندگی داخلی را به خوبی دیگر ویژگیها مورد لحاظ قرار می‎دهند، در تولید معمولی، نمونه‎هائی تصادفی برای تعیین ویژگیهایشان برداشته می‎شوند. رایج‎ترین روشهای آزمایشی مورد استفاده مخرب و با اتلاف زمان زیاد هستند و صرفاً بخش خیلی كوچكی از كل تولید، آزمایش می‎شود. این مطلب بدین معناست كه تولید با ترتیبات نادرست فرآیند می‎تواند قبل از اینكه خطا مورد توجه قرار گیرد، تا زمان زیادی ادامه بیابد. همچنین ممكن است كه به مقادیر زیادی از تخته‎های وازده (مردود) یا تخته‎هائی با كیفیت نامرغوب منتهی شوند كه هزینه‎های زیادی را برای تولید تخته دربردارد.
برای پرهیز از این مشكل، دستگاهی برای آزمایش كردن سریع توسعه یافته است كه آزمایشات را به طور خودكار (اتوماتیك) انجام می‎دهد. در این حالت، پروسه آزمایش سریعتر پیش می‎رود اما هنوز اندازه‎گیری ساعتها به طول می‎انجامد. به همین دلیل، یك روش آزمایش غیرمخرب برای تعیین ویژگیهای تخته خرده چوب هدفی مطلوب است كه بتواند بعد از پرس مستقیماً استفاده شود. احتمال تعیین ویژگیهای تخته با روشهای غیرمخرب در خط تولید بعد از پرس و بنابراین قابلیت كنترل بهتر كیفیت پروسه می‎تواند مزایای زیادی را در كاهش میزان تخته‎های رد شده و كیفیت پائین به ارمغان بیاورد.
2-1- هدف و منظور از این مطالعه
هدف از این مطالعه جهت تعیین كارائی دو روش آزمایش غیرمخرب، سرعت فراصوتی و تحلیل فركانس ایگن و برای آزمودن تأثیر تعادل‎سازی بروی نتایج آزمایش غیرمخرب است. هدف توسعه مدلهای مؤثر برای تشخیص مقاومت خمشی، مدل الاستیسیته و چسبندگی داخلی برای تخته خرده چوب است.
3-1- دامنه و تعیین حدود
این مطالعه به یك نوع خاص از صنعت تخته خرده چوب محدود می‎شود. نحوه كار شامل طراحی آزمون، جمع كردن اطلاعات، تحلیل آنها و توسعه و گسترش مدلها برای تعیین چسبندگی داخلی، مقاومت خمشی و مدول یانگ می‎باشد. این مدلها عملاً بر پایه سرعت صوت و خمش پایه با فركانس ایگن در حالت عمود بر صفحه برای بررسی خواص فیزیكی تخته خرده چوب هستند. برای آزمایش نمونه تخته بزرگ، فركانس ایگن در جهت طولی نیز بكار برده می‎شود. این پایان‎نامه همچنین شامل یك ارزش‎یابی از تأثیر متعادل‎سازی می‎با‎شد.
4-1- تئوری و كارهای پیشین
1-4-1- آزمایشات غیرمخرب
ارزشیابی غیرمخرب ویژگیهای تخته خرده چوب می‎تواند با روشهای زیادی انجام شود. برخی از این روشها عبارتند از:
•     اندازه‎گیری پروفیل دانسیته
•     آزمایش فركانس ایگن برای تعیین خواص الاستیكی مختلف تخته
•     اندازه‎گیری زمان انتشار صوت در حالت موازی و عمودی بر صفحه تخته جهت تعیین مقاومت خمشی ‎(MOR)، مدول یانگ ‎(MOE) و چسبندگی داخلی ‎(IB).
•     تحلیل نوسان صوتی برای شناسائی عیب ورقه ورقه شدن
•     تحلیل نوسان و فركانس صوتی برای تعیین ‎IB
تنها روش صنعتی كه با مقیاس بزرگ در یك خط كاربردی استفاده می‎شود، شناسائی عیب ورقه ورقه شدن بدون تماس با فراصوتی (بعنوان مثال توسط ‎Grecon) است.
2-4-1- تحلیل فركانس ایگن
اجسام الاستیك را می‎توان با دو روش به ارتعاش درآورد:
•     توسط نیروهای مداوم بیرونی كه باعث ارتعاش می‎شوند، كه اطلاعات با كمك واكنشهای مختلف با فركانس‎های متفاوت جمع‎آوری می‎شوند. فركانس طبیعی نمونه فركانسی است معادل فركانس نیروی مداوم وارده به تخته است كه سبب ایجاد تشدید می‎گردد.
از یك تكانه تكی، ارتعاشات آزاد در جسم ایجاد می‎شود. این ارتعاشات فركانس‎های ایگن جسم را دارند. این ارتعاشات هر دو برپایه یك روش ارتعاشی هم اندازه روشهای با ارتعاش بیشتر هستند. روشهای ارتعاش بیشتر در مقایسه با روش پایه بدلیل اصطكاك درونی مواد سریعتر نزول می‎یابند كه احتمالاً آنرا به لحاظ كارآئی یك روش اساسی می‎كند.
روشهای مختلف دستیابی به ویژگیهای الاستیك یك ماده با استفاده از فركانس ایگن وجود دارند. این روشها در سه نقطه فرق دارند (استاندارد ‎ASTM ‎- ‎1259 ‎- ‎[2]C):
•     استقرار تكیه‎گاه
•     استقرار نقطه محرك
•     انتخاب نقطه برداشت سیگنال
استقرار تكیه‎گاه: تكیه‎گاه‎ها در نقاط گره‎دار ارتعاش دلخواه مستقر می‎شوند.
استقرار نقطه محرك: نقطه محرك در یك نقطه خطی برای روش ارتعاش دلخواه انتخاب می‎شود.
انتخاب نقطه برداشت سیگنال: دریافت‎كننده سیگنال در جائی مستقر می‎شود كه روش ارتعاش به ساده‎ترین شكل اندازه‎گیری می‎گردد. وقتی كه یك روش تماسی استفاده می‎شود، بایستی به یك گره ارتعاشی نزدیك باشد بطوریكه نمونه آزمایشی با سوزن سیگنال كه بر فركانس خاص اثر می‎گذارد بارگذاری نمی‎گردد. این روشهای مختلف قادر به اندازه‎گیری (مدول) دینامیك یانگ، مدول دینامیك شكست و ضریب پوآسون در صفحات مختلف نمونه‎های آزمانش می‎باشد.
دو روش اصلی برای آزمایش فركانس ایگن و ویژگیهای الاستیك عبارتند از:
•     اندازه‎گیری فركانس طبیعی در یك تخته تحت كنترل (یك سر آزاد)
•     اندازه‎گیری فركانس ایگن نمونه  آزاد در تكیه‎گاه كه در گره‎های ارتعاش قرار می‎گیرند.
این كار مربوط به فركانس ایگن نمونه‎های آزاد برای خمش درونی و برونی صفحه می‎شود. این روش برای آزمایش دینامیك مدول یانگ در چوب توسط ‎Gorlacher [s] بكار رفته است. او دریافت كه این روش با دقت كافی برای نمونه‎هائی با ضریب اثر ارتفاع بیشتر از 15 باشد، شدت برش برای معایب خمش تدریجی نادیده گرفته می‎شود.
‎Niemz و ‎Kucera و ‎[18] Bernatowicz این روش را برای ارزیابی غیرمخرب خواص الاستیك در ‎MDF استفاده كرده‎اند. آنها ارتباط بین مدول دینامیك یانگ با روش فركانس‎ خاص و مدول استاتیك یانگ را با آزمایشات ‎DIN با ‎R2 = 0.48 گزارش كردند. اندازه‎گیریهای فركانس ایگن برای ارائه مدول یانگ 15 تا 20 درصد بیشتر از مقادیر حاصل از آزمایشات ‎DIN گزارش شدند. این تفاوت به علت پروفیل دانسیته در تخته خرده چوب فرض شده است، زیرا این تئوری در اصل برای مواد هموژن بكار می‎رود.
3-4-1- روش فراصوتی موازی با صفحه تخته
فراصوتی كه از یك منبع پخش می‎شود، سرعتی دارد كه مربوط به دانسیته  متوسط است. از آنجائی كه دانسیته تأثیر خیلی زیادی بر مقاومت خمشی و مدول یانگ دارد، این سرعت را می‎توان برای تعیین این ویژگی‎ها بكار برد. مدول الاستیسیته دینامیك با فرمولهای رایج برای مواد ایزوتروپیك محاسبه می‎شود. ‎(Krautkramer [13])
(رابطه 1)                                                            
(مگاپاسكال) مدول دینامیك یانگ MOEdyn =
(گرم بر سانتی‎متر مكعب) دانسیته ‎
‎  سرعت صوت ‎V =
ضریب پوآسون = 
و چون ضریب پوآسون محاسبه‎اش مشكل است،‌رابطه مذكور بصورت زیر بكار می‎رود.
(رابطه 2)                                    ‎       
اكثراً تحقیق برای تعیین ‎IB با سرعت صوت بروی سطح عمودی تخته انجام شده است. برای حالت موازی با تخته، ‎Niemz و ‎Poblete ‎[17] نشان داده‎اند كه رابطه مناسب ‎(R2 = 0.55). بین مقاومت خمشی و سرعت صوت به همان شكل رابطه بین سرعت صوت و مدول یانگ ‎(R2 = 0.24) است. این روش چندان در صنعت استفاده نشده است. از آنجائی كه سرعت صوت با افزایش دانسیته زیاد می‎شود، وضعیت ترانسدیوسر (مبدل‎ها) در تخته خرده چوب با دانسیته مشخص مهم است. بدلیل رطوبت زیاد در تخته خرده چوب و فواصل طولانی‎تر كه رطوبت به تخته نفوذ می‎كند، اكثراً‌ از اندازه‎گیری انتقالی (ناقل و دریافت‎كننده در سمتهای مقابل مورد آزمایش مستقرند) استفاده می‎شود ([12]Plinke, Greuble‎).
به علت رطوبت زیاد، صوت در تخته خرده چوب با یك فركانس كمتر در حد 20 تا 100 كیلوهرتز در مقایسه با كاربردهای معمول برای مواد ایزوتروپیك و هموژن (5/0 تا 10 مگاهرتز) استفاده می‎شود. ‎(Krautkramer [13], Greuble, Plinke [12])
4-4-1- روش فراصوت عمود بر صفحه تخته
هنگام استفاده از سرعت فراصوتی در حالت عمود بر صفحه تخته برای تعیین مقاومت چسبندگی داخلی، باید به پروفیل دانسیته توجه گردد. از آنجائیكه زمان پراكنش صدا محاسبه می‎شود، سرعت صوت انتگرال زمان پراكنش صدا در لایه‎های مختلف تخته است. هنگامی كه دانسیته كاهش می‎یابد، سرعت صوت نیز كاهش می‎یابد و پالس صدا زمان بیشتری برای عبور از لایه را نیاز دارد. این مسئله بدین مفهوم است كه دانسیته كم لایه میانی منوط به قسمت اعظم زمان عبور امواج صوتی (شكل 1) است. به همین علت است كه لایه میانی بیشترین اثر را بر وی زمان پراكنش صوتی دارد. از همین روی امكان تعیین چسبندگی داخلی با روش فراصوتی ناشی می‎شود.
در شكل 1 یك پروفیل دانسیته بصورت نمونه نشان داده می‎شود.
شكل 1- پروفیل دانسیته بر صفحه تخته زمان پراكنش صدا برای هر لایه در تخته
Plinke  و [12] Greuble مقاله‎ای تهیه كرده‎اند كه برای تعیین مقاومت چسبندگی داخلی چندین مرتبه از آن استفاده نموده‎اند. متغیرهای مورد استفاده حداقل دانسیته از مقادیر پروفیل دانسیته در 4 درصد فاصله از لایه میانی به همراه روش سرعت صوت عمود بر صفحه تخته بودند. این روش نتایج خیلی خوبی را از ‎IB با یك دامنه واریانس از ‎R2 = 0.53  تا ‎R2 = 0.98 ارائه داد.
در مقاله‎ای دیگر، ‎Kruse، ‎Broker و ‎[15] Fruhwald روش صوتی با تماس آزاد به عنوان یك تفاوت برای تماس اندازه‎گیری سرعت صوت را محاسبه كردند. آنها دریافتند كه این روش با استفاده از فركانس و تحلیل كیفیت امواج صوتی مشخص،  با عبور از صفحه تخته، یك مقدار مشخص از چسبندگی داخلی در تخته خرده چوب با ضخامت 34 میلی‎متر را ارائه می‎دهد این مقدار مشخص برای مدلهای مورد استفاده برای مقادیر متوسط هر نمونه با ‎R2 = 0.90 (تخته‎های سمباده خورده) و ‎R2 = 0.74 (تخته‎های سمباده نخورده) یك واریانس مشخص را نمایان كرد.
2- مواد و روشها
1-2- مواد
در این مطالعه، تخته خرده‎های سه لایه با ضخامت 18 و 19 میلی‎متر آزمایش شدند. این تخته‎ها تمامشان  توسط یك تولید‎كننده تهیه شده و در یك كارخانه اندازه‎گیری شند. تخته‎های آزمایش شده عموماً مورد استفاده در صنایع مبلمان بودند. تخته‎های مورد آزمایش پارامترهای زیر را داشتند:
خرده‎های چوب: با آسیاب چكشی و 100% سوزنی برگ
لایه سطحی (35%): 100% خرده‎های رنده / خرده‎های چوب بری / خاكه سمباده زنی
لایه میانی (65%): تكه تخته‎ها 40 تا 50%
          خرده چوب 20%
          خرده‎های رنده كاری و چوب‎بری 20%
           چوب ماسیو 10%
چسب: اوره فرمالدئید، تولید شده در كارخانه
میزان چسب: در لایه میانی 8 تا 5/8%
           در لایه سطحی 12 تا 5/12%
دانسیته (مقدار نهائی):  682 كیلوگرم بر مترمكعب
 زمان پرس / دمای پرس: 280 ثانیه / 185 درجه سانتی‎گراد
2-2- طراحی آزمایش
از آنجائی كه فقط كیفیت یك تخته از تولید منظم در كارخانه مورد مطالعه قرار گرفت، رسیدن به حداكثر واریانس ممكن در ویژگیهای تخته با تولیدی معمولی اهمیت خاصی داشت. برای دستیابی به این فرم، برخی از وقایع در خط تولید مورد توجه واقع شدند. این موارد از طریق كاركنان متخصص در كارخانه تهیه شدند كه عبارت بودند از:
•     تخته‎ها در طبقات پائین‎تر پرس در مقایسه با تخته‎های طبقات فوقانی بدلیل عدم یكنواختی فشار در طبقات مذكور، نازكتر شدند.
•     پرس غیریكنواخت، تخته‎هائی (تراكم كم) در یك طرف صفحه پرس تولید كرد.
با توجه به معیار واریانس دانسیته كل تخته در تولید این مدل، نمونه‎ها متناوباً از طبقات بالا و پائین پرس برداشته شدند. از آنجائیكه دانسیته تخته‎ها نیز فرق داشت، نمونه‎های آزمایش خمشی از قسمتهای مختلف تخته مطابق طراحی آزمایش مشروح در جدول ضمیمه 1، برداشته شدند.
3-2- روش آزمایش
تخته‎های مورد آزمایش، مستقیماً پس از سرد شدن از تخته اولیه بریده شدند كه از روی نمونه‎های كنترل كیفیت معمولاً بریده می‎شوند. روش آزمایش و مراحل اصلی آن ذیلاً آورده شده است:
در ابتدا لبه‎های تخته اندازه‎بری شدند و چهار قطعه تخته با پهنای 50 میلی‎متر از تخته، عمود بر جهت تولید برده شدند. این قطعات در یك ‎testrob (یك دستگاه آزمایش سریع)، دو نمونه قبل از متعادلسازی و دو نمونه بعد از متعادلسازی آزمایش شدند. ویژگی‎های مورد آزمایش دانسیته، مقاومت خمشی و مقاومت چسبندگی داخلی بودند.
قسمت باقیمانده تخته آزمایشی ‎50 Cm)×137) با استفاده از روش فراصوتی در هر دو جهت موازی با صفحه تخته و فركانس ایگن طولی عمود بر جهت تولید، موازی با صفحه تخته آنچنانكه در جدول ضمیمه 6 مشروح است، آزمایش شدند. دما، دانسیته و اندازه‎های تخته نیز برآورده شدند. چون ویژگیهای الاستیك برای هر جهت فرق دارد، تخته به نمونه‎های آزمایشی در جهت عمودی تخته بریده شد. نمونه‎های آزمایشی هم برای قبل از متعادل‎سازی و هم برای بعد از متعادل‎سازی با استفاده از روشهای غیرمخرب آزمایش شدند.
نهایتاً هر نمونه با استاندارد ‎DIN – EN با ارائه مقادیر مرجع برای ویژگیهای اندازه‎گیری شده آزمایش شدند و رطوبت نسبی هر نمونه مشخص شد. برنامه كامل آزمایش را می‎توان در جدول ضمیمه 7 مشاهده كرد. نمونه‎ها برای آزمایشات متنوع به ابعاد اصلی مورد آزمایش مطابق با الگوی برش كه در شكل 2 نشان داده شده، بریده شدند.
شكل 2
قسمتهای نشانه‎گذاری شده 1، 2، 3 برای تیرهای خمشی استفاده شدند. هشت نمونه برای آزمایش خمش از سه قسمت، یك قسمت برای هر جهت، در جهت عمود بر جهت تولید بریده شدند. شرایط آزمایش تخته‎ها مطابق برنامه آزمایش (جدول ضمیمه 1) تفاوت داشتند.
4-2- مدل‎سازی ‎PLS و تحلیل داده‎ها
تحلیل ‎PLS یك ابزار نسبتاً جدید برای مدلهای چندتائی و سنجشی است. براساس یادآوری، این روش از یك كتاب در این زمینه توسط ‎Naes[22] و ‎Martens، ‎SIMCA [23] كاربرد دستی، و یك پایان‎نامه ‎(Andresson [27]) ناشی می‎شود. برای مقالات مربوط به این تئوری و كاربرد تحلیل ‎PLS، خوانندگان ممكن است كه كارهای موارد ‎[24] و ‎[25] و خصوصاً ‎[26] را بیابند.
1-4-2- روش ‎PLS
برای مدلهای چندمنظوره، روش ‎PLS ‎(Partial Least Square) استفاده شده است. ‎PLS یك روش دوخطی نزولی است. تحلیل ‎PLS را می‎توان برای تحلیل بسیاری از متغیرهای همزمان بكار برد. یكی از مزایای ‎PLS این است كه می‎تواند صدای مزاحم (اطلاعات نامفهوم) را از اطلاعات مشخص مجزا كند. همچنین ‎PLS می‎تواند رابطه بین عوامل قابل  تغییر در مدل را نمایان سازد.
قبل از تحلیل ‎PLS، یك ‎PCA (تحلیل اصولی ذره) نیز اغلب انجام می‎شود. در ‎PCA اجزاء اصلی غیرمربوط (عوامل غالب) به عنوان تركیبات خطی اطلاعات اصلی كنترل می‎شوند. اجزاء اصلی با مرتب كردن متغیرهای اصلی بروی محورهای اورتوگونال در یك فضای چندبعدی یافت می‎شوند. در دسته‎ای از نقاطی كه بدست می‎آیند، اولین جزء اصلی به جهت غالب دسته (گروه) وصل می‎شود. جزء اصلی بعدی با جهت غالب دوم، اورتوگونال به اول، مشاركت دارد. این روند برای بقیه اجزاء اصلی تكرار می‎شود. با كنترل اجزاء اصیل روی یك صفحه دوبعدی، در یك «‌پلات با پراكندگی فراوان» یك مای گرافیكی از اطلاعات مرتب كاربردی بدست می‎آید، گروه‎ها و سایر اطلاعات مهم را می‎توان به آسانی مشخص كرد.
در تحلیل ‎PLS، فاكتورها ‎(X) از پاسخها ‎(Y) جدا می‎شوند. جزئیات اصلی برای هر دو مورد محاسبه می‎شوند و سپس برای دستیابی به بهترین مدل به هم وصل می‎شوند. مدلها می‎توانند حاوی یك یا چند پاسخ ‎(y) باشند. مدلها در شكل ‎y = c + a.x1 + b.x2 + … با یك پاسخ، در این مطالعه هستند.
ارزیابی یك مدل ‎PLS در میان واریانس معنی‎دار ‎(R2) نشان داده می‎شود كه مقدار تغییر در ترتیب اطلاعات را كه مدل توضیح می‎دهد، نشان می‎دهد. ‎R2 = 0 بدین مفهوم است كه هیچ واریانسی توسط مدل توضیح داده نمی‎شود و ‎R 2 = 1  هم واریانس ورودی توسط مدل را بیان می‎كند. این واریانس می‎تواند شامل اطلاعات مفیدی نظیر صداهای مزاحم باشد. صدای مزاحم اطلاعات نامفهومی است كه بدین معنا است كه یك مدل با ‎R2 = 1 ممكن نیست. كه بهترین باشد زیرا می‎توانست مدلی با صدای مزاحم باشد. برای مشخص كردن اینكه صدای مزاحم چیست و چه اطلاعات مفیدی دارد، مجذور عدد معین ‎(Q2) در مدل استفاده می‎شود. این یك سنجش قابلیت مدل برای تعیین مقادیر ‎y برای مشاهدات جدید است و شامل مراحل ساخت مدل نیست. ‎Q2 با استفاده از ارزیابی عرضی ‎(SIMCA [23] دستی) محاسبه می‎شود.
3- روشهای آزمایش – تئوری و كاربردی
روشهای آزمایش ‎DIN-EN مورد استفاده در این مطالعه به عنوان مراجعی برای آزمایشات جهت تعیین ویژگیهای مورد تقاضا هستند. به عبارت دیگر، اینكه مقاومت خمشی واقعی تخته با بارگذاری آن تا هنگام وقوع شكست اندازه‎گیری می‎شود و بنابراین برای تمام ویژگیها هم به همین شكل است. روشهای غیرمخرب نیز از طرف دیگر روشهای غیرمستقیم هستند. بدین معنی كه یك یا چند ویژگی كه با ویژگی موردنظر مرتبط‎اند با تعیین ویژگی مطلوب تخته اندازه‎گیری و استفاده می‎شوند.
1-3- روش آزمون ‎DIN-EN
رایج‎ترین روشهای مورد استفاده برای تعیین خواص تخته خرده چوب روشهای مخرب هستند این روشها در استانداردهای اروپائی ‎(EN) تعریف می‎شوند و به عنوان اعداد مرجع برای خواص تخته بكار می‎روند. از نمونه استانداردهای مورد استفاده در این مطالعه عبارتند از:
•    تعیین مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته در حالت استاتیك
•     مقاومت چسبندگی داخلی
•     رطوبت نسبی
•     دانسیه     DIN-EN 310
DIN-EN 319
DIN-EN 322
DIN-EN 323
1-1-3- تعیین مدول الاستیسیته در خمش و مقاومت خمشی با استاندارد ‎ DIN-EN 310
مقاومت خمشی و مدول یانگ در حالت استاتیك با یك آزمون خمش استاتیك سه نقطه‎ای تعیین می‎شوند. مقادیر بدست آمده برای مدول یانگ واضح است و چون آزمایش نیز شامل تنش‎های شكست است،  مدول واقعی نیست.  نمونه‎های مورد آزمایش اندازه‎های زیر را دارند: طول ‎(L): ‎mm450، پهنا ‎(b): ‎mm50، ضخامت ‎(t): mm20 (mm19 تخته سمباده نخورده)، پهنای بین دو تكیه‎گاه (پایه ‎mm400 (t×20) است.
در این آزمایش انحراف با دقت 01/0 میلی‎متر اندازه‎گیری می‎شود. مدول الاستیسیته دوبار اندازه‎گیری شد و نمونه آزمایشی برای آزمون دوم دوباره برگردانده شد، بطوریكه با هر دو سطح این كمیت اندازه‎گیری شد. این كار باعث شد كه مقدار متوسط برای هر دو جهت و كاهش اختلاف مقاومت بدلیل ناهماهنگی در ساخت بین دو سطح تخته بدست آید. برای نیمی از نمونه‎ها و مقاومت خمشی در دستگاه آزمایشگر با سمت شكل‎گیری كیك آزمایش شد. بقیه نمونه‎ها با سطح غیرمتمركز رویه بدلیل فوق‎الذكر آزمایش شدند.
2-1-3- تعیین مقاومت كششی عمود بر صفحه با استاندارد ‎ DIN-EN- 319
آزمایشات چسبندگی داخلی بر روی یازده نمونه ‎50mm)×(50 از هر تخته كه به طور یكنواخت بر روی پهنای تخته توزیع شده بودند انجام گرفت. نمونه‎های آزمایشی به سطوح نگهدارنده فولادی با چسب‎های گرما نرم ‎(hot – melt) چسبانده شدند.
نمونه‎های قبل از آزمایش بدلیل داشتن سطوح زبر سنباده زنی شدند. این عمل با یك سنباده كوچك با دست انجام شد.
3-1-3- تعیین رطوبت نسی با استانداد ‎ DIN-EN – 322 و تعیین دانسیته با استاندارد ‎ DIN-EN – 323
دانسیته و رطوبت نسبی با یازده نمونه از هر تخته (mm50×50) با توزیع یكنواخت در پهنا تعیین شدند. این عمل برای دستیابی به پروفیل دانسیته بود. مقادیر بدست آمده برای نمونه‎ها مطابق استاندارد بود. این آزمایشات كه توسط استانداردهای فوق‎الذكر كنترل می‎شد نیز برای هر نمونه از هر تخته میزان رطوبت نسبی در نمونه‎های آزمایشی چسبندگی داخلی نیز آزمایش شد.
2-3- سرعت صوت
اگر مقادیر اندازه‎گیری شده و دانسیته یك قطعه هموژن مشخص باشد، مدول دینامیك الاستیسیته را می‎توان از طریق زمان پراكنش جدا با عبور هر موج صوتی محاسبه كرد.
این كار با استفاده از فرمول ساده شده زیر: ‎(Krautkramer [13]) انجام می‎شود:
(رابطه 2)  ‎
(مگا پاسكال) مدول دینامیك الاستیسیته : MOE
(كیلوگرم بر مترمكعب) دانسیته : 
(متر بر ثانیه) سرعت صوت : ‎V
از آنجائیكه تخته خرده چوب و خصوصاً تخته خرده چوب چندلائی یك ماده همگن به دلیل پروفیل دانسیته مشخص عمود بر سطح تخته نیست،‌ این فرمول فقط یك برآورد تقریبی را محاسبه می‎كند.
سرعت صوت با استفاده از یك زمان‎سنج پراكنش صوتی ‎PB5) از ‎(Steinkamp با استفاده از زمان پراكنش و طول نمونه مشخص شد. سرعت صوت موازی با صفحه تخته اندازه‎گیری شد. فركانس مورد استفاده 50 كیلوهرتز از یك منبع صوتی بود. در هنگام اندازه‎گیری هیچ عامل دوتائی استفاده نشد.
در آزمایش چسبندگی داخلی، سرعت صوت عمود بر صفحه تخته اندازه‎گیری شد (شكل 3) این كار با توجه به جدول ضمیمه 6 برای هر نمونه در 5 نقطه انجام شد و مقدار متوسط این پنج نمونه اندازه‎گیری شده در محاسبه استفاده شد. سرعت صوت نیز بعد از سمباده‎زنی (در یك نقطه) برای 8 تا 25 تخته اندازه‎گیری شد.
شكل 3- جهات آزمایش فراصوت
3-3- این روش آزمایشی فركانس پایه ایگن برای یك نمونه آزمایشی با شكل هندسی مناسب با یك دستگاه تشدیدكننده صوتی (یك چكش كوچك) را اندازه می‎گیرد. یك سوزن پیزوالكتریك (یا یك میكروفون) فشرده شده در نمونه آزمایشی باعث ایجاد ارتعاش مكانیكی در نمونه شده و آن را به سیگنالهای الكتریكی تبدیل می‎كند. نقطه‎های گیره و یا پایه‎های نمونه آزمایشی محل شدت جریان، و نقاط سیگنال برای ایجاد و اندازه‎گیری حالتهای خاص ارتعاشی انتقالی انتخاب می‎شوند. این سیگنالها تحلیل می‎شوند و فركانس ایگن پایه توسط تحلیل‎گر سیگنال اندازه‎گیری می‎شود و نتیجه به روی یك صفحه نشان داده می‎شوند. فركانس ایگن، ابعاد نمونه، جرم برای اندازه‎گیری مدول دینامیك یانگ، مدول دینامیك شكست، و ضریب پوآسون استفاده می‎شوند. در این تحقیق مدول دینامیك یانگ برای ارتعاشات خمشی با استفاده از فرمول زیر ‎(Gorlacher [5]) بدون محاسبه شدت شكست محاسبه شد. (این فرمول برای فاصله پایه و ضریب ضخامتی نمونه آزمایشی در مقایسه با استاندارد ‎EN – 310 معتبر است).
(رابطه 3)     
(مگاپاسكال) مدول دینامیك یانگ : MOEEF/dyn
طول نمونه (میلی‎متر) : L
(گرم بر سانتی‎متر مكعب) دانسیته: 
‎(S-1) فركانس : f
‎  شعاع داخلی ‎(mm) : i
ارتفاع نمونه برحسب میلی‎متر :‌h
برای ارتعاش خمشی از مقادیر ثابت زیر استفاده می‎شود ‎(GorLacher [5]):
‎K1 = 49.8
نمونه‎های آزمایشی همانطور كه در شكل 4 نشان داده شده قرار گرفتند. فركانس ایگن با یك گره از روی نمونه‎ای با سوزن پیزوالكتریك اندازه‎گیری شد. دستگاه مورد استفاده برای اندازه‎گیری فركانس ایگن «گریندوسونیك ‎MK5 صنعتی» از ‎J.W.Lemmens GmbH بود. فركانس ایگن برای هر دو حالت عمود بر تخته محاسبه شد. (شكل 4)
پهنای تكیه‎گاه مطابق نتایج ‎GorLacher [s]، ‎L × 552/0 بود. برای انجام آزمایش بروی تخته‎های بزرگ، فركانس ایگن برای ارتعاش طولی مورد مطالعه قرار گرفت. این كار براساس اینكه فركانس ایگن در مرحله اول برای اندازه‎گیری فركانس ساده و دقیق با این دستگاه برای نمونه آزمایشی بزرگ، كم و پائین است، ساخته شد. برای ارتعاش طولی در صفحه، مدول دینامیك یانگ مطابق فرمول زیر ‎[Spinner, Thefft[9], Leban, Haines, Hene [6] محاسبه می‎شود:
(رابطه 4)  ‎
(مگا پاسكال) مدول دینامیك یانگ : MOEdyn
(میلی‎متر) طول نمونه :L
(كیلوگرم بر سانتی‎مترمكعب) دانسیته : 
(معكوس ثانیه) فركانس : ‎f
در این حالت نمونه بروی یك تكیه‎گاه كه در زیر تخته قرار دارد، مستقر شد و تا اندازه‎ای در وسط یك رویه تخته ضربه‎ای وارد شد. فركانس در سمت دیگر با استفاده از یك سوزن پیزوالكتریك اندازه‎گیری شد. ترتیب آزمایش در جدول ضمیمه 6 نشان داده می‎شود.
4-3- ماشین آزمایش سریع - ‎Testrob
دستگاه ‎Testrob، توسط ‎Schenk، یك دستگاه برای آزمایش سریع ویژگیهای مكانیكی تخته‎های چوبی است. این دستگاه بطور اتوماتیك آزمایشات مخرب را بروی تخته با پهنای 50 میلی‎متر انجام می‎دهد. با این مدل می‎توان دانسیته، مقاومت خمشی، مقاومت برش و چسبندگی داخلی (مقدار محاسبه شده از مقاومت برش) را برای یك تخته تعیین كرد.
انجام آزمایش با ‎Testrob معمولاً نیم ساعت پس از تولید نمونه آزمایشی انجام می‎شود، به طوری كه در این زمان  نمونه سرد خواهد بود. این زمان بعد از سفت شدن چسب لازم برای كاهش تأثیر دما در اندازه‎گیری است. زما كل آزمایش با شش نمونه در هر تخته و هر ویژگی در حدود 40 دقیقه است. اندازه‎گیریها بطور پیوسته با یك كامپیوتر شخصی به عنوان كنترل آزمایش مهیا می‎شوند. نهایتاً نتایج آماری برای هر مورد بدست می‎آیند. اولین آزمایش با دستگاه ‎‎Testrob تقریباً یك ساعت بعد از اینكه تخته از خط تولید گذشت انجام می‎شود. دو تكه با پهنای 50 میلی‎متر آزمایش شدند، یكی برای مقاومت خمشی و دیگری برای دانسیته و مقاومت برش و چسبندگی داخلی طول نمونه‎های آزمایش 1700 میلی‎متر بود كه 5 تا 6 نمونه برای خمش و 8 تا 9 نمونه برای دانسیته / ‎IB آزمایش شدند. دومین مرحله آزمایش بعد از متعادلسازی، بطور همزمان با دیگر آزمایشات بروی نمونه‎ها از همان تخته بود.
4- نتایج و تحلیل و بررسی
تمام مشخصات ‎MOR و ‎MOE به مقادیر متوسط هر دو جهت موازی و عمود بر جهت تولید مربوط هستند البته وقتی كه چیزی دیگر آزمایش نشود.  «بازگشتهای خطی جهت‎دار» مورد استفاده برای تعیین مقادیر MOR و ‎MOE روشهای یك متغیری صحیح نیستند، زیرا ‎MOE دینامیك برای روشهای آزمایشی مذكور از بیش از یك متغیر  محاسبه می‎شود. اطلاعات موجود مقادیر اندازه‎گیری شده فیزیكی و دانسیته هستند كه می‎توان آنها را برای هر تكه آزمایشی در یك محصول معمولی تعیین كرد.
1-4- تعیین چسبندگی داخلی
چسبندگی داخلی با استفاده از سرعت صوت در جهت عمود بر صفحه تخته اندازه‎گیری شده است. مدلهای چندمنظوره نیز برای بیان تغییرات ‎IB مربوط به دانسیته و متغیرها لازم می‎باشند.
1-1-4- تعیین با مدلهای خطی
تعیین مقدار چسبندگی داخلی با استفاده از سرعت صوت با رابطه خطی ساده                  ‎(y =A0+A1.x) نتایج بسیار ضعیفی را ارائه می‎كند. اگر هر تكه مورد سنجش در این رابطه استفاده شود، بهترین نتیجه با استفاده از سرعت صوت محاسبه شده برای نمونه‎های سمباده زده شده بدست می‎آید كه یك واریانس مشخص ‎R2 = 0.30 ارائه می‎دهد. اگر مقادیر متوسط از تمام اندازه‎گیریها بر یك تخته تكی برای این رابطه استفاده شوند، نتایج عددی بهتر می‎گردند. بهترین نتیجه با تخته‎های سمباده خورده كه واریانس ‎R2 = 0.64 دارند، بدست می‎آید. این مدل بر پایه 17 تخته است.
شكل 5- بهترین مدل یك متغیری برای تعیین چسبندگی داخلی تخته‎های سمباده خورده
تخته‎های سمباده نخورده یك مدل با واریانس ‎R2 = 0.47 ارائه می‎دهند. در این حالت مدل از 24 تخته ساخته می‎شود.
شكل 6- بهترین مدل یك  متغیری برای تعیین چسبندگی داخلی تخته‎های سمباده نخورده
نتایج ذیلاً در جدول 1 آمده است.
جدول 1- (روابط خطی معمولی) برای تعیین مقاومت چسبندگی داخلی
دانسیته نیز با مدل ‎IB بكار برده شده است، اما با موفقیت كمتر (نتایج در جدول ضمیمه 2)
2-1-4- تعیین چسبندگی داخلی با مدلهای چندمنظوره
با یك مدل چندمنظوره برای نمونه‎های سمباده نخورده، تخته‎هائی با ‎IB < 0.42 Mpa را می‎توان خارج كرد. مدل با استفاده از ویژگیهای سنجشی از هر نمونه آزمایش در هر تخته به عنوان یك متغیر ساخته شده است. به همین خاطر است كه سرعتها و دانسیته‎‎ها ‎  برای كلیه نمونه‎های آزمایشی ‎i در یك تخته به عنوان متغیرها استفاده شده‎اند. متغیرها ‎Vsandi در این مدل بكار نرفتند. نتایج معین مدل در شكل 7 نمایان است.
شكل 7- تعیین چسبندگی داخلی تخته‎های سمباده نخورده با سرعت صوت و متغیرهای دانسیته
این مدل را می‎توان با نمونه‎هائی كه ‎IB كمتر از ‎0.42 مگاپاسكال دارند طبقه‎بندی كرد. اثبات درستی این مدل، اندازه‎گیری تعدادی از تخته‎ها با تشكیل یك آزمایش مرتب از بین برده شد. سپس یك مدل از بقیه مشاهدات ساخته شد. این مدل برای تعیین نتایج در آزمایش استفاده شدند. نتایج این آزمایش ‎(IB مشاهده شده در مقابل ‎IB تعیین شده) در شكل 8 نشان داده می‎شوند...

برای دریافت اینجا کلیک کنید

سوالات و نظرات شما

برچسب ها

سایت پروژه word, دانلود پروژه word, سایت پروژه, پروژه دات کام,
Copyright © 2014 icbc.ir