اين پايان‎نامه نقطه عطفي مهم در برنامه مهندسي مكانيك خصوصاً در زمينه تكنولوژي چوب در دانشگاه تكنولوژي ‎Lulea است موضوع اين كار توسط پروفسور ‎Holzwissenschaftenfur، استاد دانشگاه زوريخ فراهم شد و آزمايشات غيرمخرب ويژگيهاي الاستيك (ارتجاعي) و شكنندگي تخته خرده چوب با روشهاي فراصوتي و فركانس ايگن را پوشش مي‎دهد. انتخاب اين موضوع با اين هدف انجام شد كه مرجع فارسي مناسبي براي مطالعات آينده علاقمندان فراهم شود و علاقمندان با فراغ خاطر بيشتر به مطالعه مهندسي مكانيك در زمينه تكنولوژي چوب بپردازند و باعث پيشرفت صنعت چوب و كاغذ شوند.

در توليد تخته خرده چوب، ويژگيهاي مختلف تخته به منظور حفظ كيفيت تخته با محدوديتهاي مورد لزوم اندازه‎گيري مي‎شوند. روشهاي غيرمخرب براي اين منظور شامل آزمايشات فراصوتي و فركانس ايگن هستند. اين روشها براي اندازه‎گيري مقاومت تخته پس از پرس، در جهت مقاصد كنترل فرآيند پيشنهاد شده‎اند. ثابت شده است كه روشهاي سرعت فراصوتي و فركانس ايگن ابزارهاي مناسبي براي انجام اين كار هستند. نتايج نشان مي‎دهند كه مدول يانگ و مقاومت خمشي را مي‏توان با اين روشها تعيين نمود. چسبندگي داخلي را فقط با دقت نسبتاً كافي مي‎توان با مدلهاي ارتجاع طبيعي تعيين كرد. استفاده از مدلهاي گوناگون اغلب مواقع مدلهاي معتبرتر و بهتري را براي مدول يانگ و مقاومت خمشي و پيش‎بيني‎هاي بهتري را براي چسبندگي داخلي ارائه مي‎دهند. اگر متغيرها ضعيف باشند مدلهاي گوناگون براي پيش‎بيني‎هاي پيچيده مناسب هستند.

عنوان	صفحه
1-1- سابقه
2-1- هدف و منظور اين مطالعه
3-1- دامنه و تعيين حدود
4-1- تئوري و كارهاي پيشين
1-4-1- آزمايشات غيرمخرب
2-4-1- تحليل فركانس ايگن
3-4-1- روش فراصوتي موازي با صفحه تخته
4-4-1- روش فراصوتي عمود بر صفحه تخته
2- مواد و روش
1-2- مواد
2-2- طراحي آزمايش
3-2- روش زمايش
4-2- مدل‎سازي ‎PLS و تحليل اطلاعات
1-4-2- روش ‎PLS
3- روشهاي آزمايش ‎- تئوري و كاربردي
1-3- روش آزمايش ‎DIN/EN
عنوان	صفحه
1-1-3- تعيين مدول الاستيسيته در خمش و مقاومت خمشي در استاندارد ‎DIN-EN310
2-1-3- تعيين مقاومت كششي عمود بر صفحه تخته
3-1-3- تعيين رطوبت نسبي با استاندارد ‎DIN – EN 323 و تعيين دانسيته با استاندارد ‎DIN – EN 323
2-3- سرعت صوت
3-3- فركانس ايگن
4-3- ماشين آزمايش سريع ‎Testrob
4- نتايج و تحليل و بررسي
1-4- تعيين چسبندگي داخلي
1-1-4- تعيين با مدلهاي خطي
2-1-4- تعيين چسبندگي داخلي با مدلهاي گوناگون
2-4- تعيين مقاومت خمشي و مدول يانگ براي تخته‎هاي بزرگ
1-2-4- تعيين ‎MOR
2-2-4- تعيين ‎MOE
3-4- تعيين مقاومت خمشي از روي اطلاعات نمونه
1-3-4- مدلهاي خطي
2-3-4- مدلهاي چندمتغيري
عنوان	صفحه
3-3-4- مدلهاي براي تعيين ‎MOR تهيه شده از مقادير متوسط
4-4- تعيين مدول يانگ از روي اطلاعات نمونه
1-4-4- كليه نمونه‎ها
2-4-4- مقادير متوسط
3-4-4- تفاوتهاي روشهاي استاتيك و روشهاي ديناميك
5-4- تأثير متعادلسازي
6-4- مقادير اندازه‎گيري ‎Testrob
5- نتايج
1-5- كارآئي مدلها براي كنترل فرآيند
1-1-5- سرعت اولتراسونيك براي تعيين چسبندگي داخلي
2-1-5- سرعت اولتراسونيك براي تعيين ‌‎MOR و ‎MOE
3-1-5- اندازه‎گيري با فركانس خاص براي تعيين ‎MOR و ‎MOE
4-1-5- مدلهاي چند سنسوري براي تعيين ‎MOR و ‎MOE
5-1-5- كاربرد روشهاي مذكور براي تخته‎هاي بزرگ
6-1-5- اندازه‎گيري با ‎Testrob
2-5- تأثير و شدت شرايط سازي
3-5- سنجش دما
6- كار ثانويه
7- مقالات و منابع
عنوان ضميمه‎ها	صفحه
1- طرح آزمايش براي تخته‎هاي مختلف
2- نتايجي از برگشت‎هاي خطي (روابط خطي)
3- نتايجي از مدلهاي گوناگون (چندمتغيري)
4- تأثير دما روي سرعت صوت
5- واژه‎نامه
6- محلهاي اندازه‎گيري در آزمايشات مختلف
7- برنامه آزمايش

 

اين پايان‎نامه نقطه عطفي مهم در برنامه مهندسي مكانيك، خصوصاً در تكنولوژي چوب در دانشگاه تكنولوژي ‎Luleo است. موضوع اين پايان‎نامه آزمايشات غيرمخرب ويژگيهاي الاستيك براي تخته خرده چوب با استفاده از روشهاي فراصوتي و فركانس ايگن مي‎باشد.

تخته خرده چوب قطعاًُ مواجه با تقاضاهاي كاربردي است. اين موارد موردنظر ويژگيهايي نظير مقاومت خمشي و چسبندگي داخلي را به خوبي ديگر ويژگيها مورد لحاظ قرار مي‎دهند، در توليد معمولي، نمونه‎هائي تصادفي براي تعيين ويژگيهايشان برداشته مي‎شوند. رايج‎ترين روشهاي آزمايشي مورد استفاده مخرب و با اتلاف زمان زياد هستند و صرفاً بخش خيلي كوچكي از كل توليد، آزمايش مي‎شود. اين مطلب بدين معناست كه توليد با ترتيبات نادرست فرآيند مي‎تواند قبل از اينكه خطا مورد توجه قرار گيرد، تا زمان زيادي ادامه بيابد. همچنين ممكن است كه به مقادير زيادي از تخته‎هاي وازده (مردود) يا تخته‎هائي با كيفيت نامرغوب منتهي شوند كه هزينه‎هاي زيادي را براي توليد تخته دربردارد.

براي پرهيز از اين مشكل، دستگاهي براي آزمايش كردن سريع توسعه يافته است كه آزمايشات را به طور خودكار (اتوماتيك) انجام مي‎دهد. در اين حالت، پروسه آزمايش سريعتر پيش مي‎رود اما هنوز اندازه‎گيري ساعتها به طول مي‎انجامد. به همين دليل، يك روش آزمايش غيرمخرب براي تعيين ويژگيهاي تخته خرده چوب هدفي مطلوب است كه بتواند بعد از پرس مستقيماً استفاده شود. احتمال تعيين ويژگيهاي تخته با روشهاي غيرمخرب در خط توليد بعد از پرس و بنابراين قابليت كنترل بهتر كيفيت پروسه مي‎تواند مزاياي زيادي را در كاهش ميزان تخته‎هاي رد شده و كيفيت پائين به ارمغان بياورد.

هدف از اين مطالعه جهت تعيين كارائي دو روش آزمايش غيرمخرب، سرعت فراصوتي و تحليل فركانس ايگن و براي آزمودن تأثير تعادل‎سازي بروي نتايج آزمايش غيرمخرب است. هدف توسعه مدلهاي مؤثر براي تشخيص مقاومت خمشي، مدل الاستيسيته و چسبندگي داخلي براي تخته خرده چوب است.

اين مطالعه به يك نوع خاص از صنعت تخته خرده چوب محدود مي‎شود. نحوة كار شامل طراحي آآزمون، جمع كردن اطلاعات، تحليل آنها و توسعه و گسترش مدلها براي تعيين چسبندگي داخلي، مقاومت خمشي و مدول يانگ مي‎باشد. اين مدلها عملاً بر پايه سرعت صوت و خمش پايه با فركانس ايگن در حالت عمود بر صفحه براي بررسي خواص فيزيكي تخته خرده چوب هستند. براي آزمايش نمونه تخته بزرگ، فركانس ايگن در جهت طولي نيز بكار برده مي‎شود. اين پايان‎نامه همچنين شامل يك ارزش‎يابي از تأثير متعادل‎سازي مي‎با‎شد.

ارزشيابي غيرمخرب ويژگيهاي تخته خرده چوب مي‎تواند با روشهاي زيادي انجام شود. برخي از اين روشها عبارتند از:

         ·  اندازه‎گيري زمان انتشار صوت در حالت موازي و عمودي بر صفحه تخته جهت تعيين مقاومت خمشي ‎(MOR)، مدول يانگ ‎(MOE) و چسبندگي داخلي ‎(IB).

تنها روش صنعتي كه با مقياس بزرگ در يك خط كاربردي استفاده مي‎شود، شناسائي عيب ورقه ورقه شدن بدون تماس با فراصوتي (بعنوان مثال توسط ‎Grecon) است.

اجسام الاستيك را مي‎توان با دو روش به ارتعاش درآورد:

از يك تكانه تكي، ارتعاشات آزاد در جسم ايجاد مي‎شود. اين ارتعاشات فركانس‎هاي ايگن جسم را دارند. اين ارتعاشات هر دو برپايه يك روش ارتعاشي هم اندازه روشهاي با ارتعاش بيشتر هستند. روشهاي ارتعاش بيشتر در مقايسه با روش پايه بدليل اصطكاك دروني مواد سريعتر نزول مي‎يابند كه احتمالاً آنرا به لحاظ كارآئي يك روش اساسي مي‎كند.

روشهاي مختلف دستيابي به ويژگيهاي الاستيك يك ماده با استفاده از فركانس ايگن وجود دارند. اين روشها در سه نقطه فرق دارند (استاندارد ‎ASTM ‎- ‎1259 ‎- ‎[2]C):

استقرار تكيه‎گاه: تكيه‎گاه‎ها در نقاط گره‎دار ارتعاش دلخواه مستقر مي‎شوند.

استقرار نقطه محرك: نقطه محرك در يك نقطه خطي براي روش ارتعاش دلخواه انتخاب مي‎شود.

انتخاب نقطه برداشت سيگنال: دريافت‎كننده سيگنال در جائي مستقر مي‎شود كه روش ارتعاش به ساده‎ترين شكل اندازه‎گيري مي‎گردد. وقتي كه يك روش تماسي استفاده مي‎شود، بايستي به يك گره ارتعاشي نزديك باشد بطوريكه نمونه آزمايشي با سوزن سيگنال كه بر فركانس خاص اثر مي‎گذارد بارگذاري نمي‎گردد. اين روشهاي مختلف قادر به اندازه‎گيري (مدول) ديناميك يانگ، مدول ديناميك شكست و ضريب پوآسون در صفحات مختلف نمونه‎هاي آزمانش مي‎باشد.

دو روش اصلي براي آزمايش فركانس ايگن و ويژگيهاي الاستيك عبارتند از:

اين كار مربوط به فركانس ايگن نمونه‎هاي آزاد براي خمش دروني و بروني صفحه مي‎شود. اين روش براي آزمايش ديناميك مدول يانگ در چوب توسط ‎Gorlacher [s] بكار رفته است. او دريافت كه اين روش با دقت كافي براي نمونه‎هائي با ضريب اثر ارتفاع بيشتر از 15 باشد، شدت برش براي معايب خمش تدريجي ناديده گرفته مي‎شود.

‎Niemz و ‎Kucera و ‎[18] Bernatowicz اين روش را براي ارزيابي غيرمخرب خواص الاستيك در ‎MDF استفاده كرده‎اند. آنها ارتباط بين مدول ديناميك يانگ با روش فركانس‎ خاص و مدول استاتيك يانگ را با آزمايشات ‎DIN با ‎R² = 0.48 گزارش كردند. اندازه‎گيريهاي فركانس ايگن براي ارائه مدول يانگ 15 تا 20 درصد بيشتر از مقادير حاصل از آزمايشات ‎DIN گزارش شدند. اين تفاوت به علت پروفيل دانسيته در تخته خرده چوب فرض شده است، زيرا اين تئوري در اصل براي مواد هموژن بكار مي‎رود.

فراصوتي كه از يك منبع پخش مي‎شود، سرعتي دارد كه مربوط به دانسيته متوسط است. از آنجائي كه دانسيته تأثير خيلي زيادي بر مقاومت خمشي و مدول يانگ دارد، اين سرعت را مي‎توان براي تعيين اين ويژگي‎ها بكار برد. مدول الاستيسيته ديناميك با فرمولهاي رايج براي مواد ايزوتروپيك محاسبه مي‎شود. ‎(Krautkramer [13])

(رابطه 1)                                                            

(مگاپاسكال) مدول ديناميك يانگ MOE_dyn =

(گرم بر سانتي‎متر مكعب) دانسيته ‎

‎ سرعت صوت ‎V =

ضريب پوآسون =

و چون ضريب پوآسون محاسبه‎اش مشكل است،‌رابطه مذكور بصورت زير بكار مي‎رود.

(رابطه 2)                                    ‎      

اكثراً تحقيق براي تعيين ‎IB با سرعت صوت بروي سطح عمودي تخته انجام شده است. براي حالت موازي با تخته، ‎Niemz و ‎Poblete ‎[17] نشان داده‎اند كه رابطه مناسب ‎(R² = 0.55). بين مقاومت خمشي و سرعت صوت به همان شكل رابطه بين سرعت صوت و مدول يانگ ‎(R² = 0.24) است. اين روش چندان در صنعت استفاده نشده است. از آنجائي كه سرعت صوت با افزايش دانسيته زياد مي‎شود، وضعيت ترانسديوسر (مبدل‎ها) در تخته خرده چوب با دانسيته مشخص مهم است. بدليل رطوبت زياد در تخته خرده چوب و فواصل طولاني‎تر كه رطوبت به تخته نفوذ مي‎كند، اكثراً‌ از اندازه‎گيري انتقالي (ناقل و دريافت‎كننده در سمتهاي مقابل مورد آزمايش مستقرند) استفاده مي‎شود ([12]Plinke, Greuble‎).

به علت رطوبت زياد، صوت در تخته خرده چوب با يك فركانس كمتر در حد 20 تا 100 كيلوهرتز در مقايسه با كاربردهاي معمول براي مواد ايزوتروپيك و هموژن (5/0 تا 10 مگاهرتز) استفاده مي‎شود. ‎(Krautkramer [13], Greuble, Plinke [12])

هنگام استفاده از سرعت فراصوتي در حالت عمود بر صفحه تخته براي تعيين مقاومت چسبندگي داخلي، بايد به پروفيل دانسيته توجه گردد. از آنجائيكه زمان پراكنش صدا محاسبه مي‎شود، سرعت صوت انتگرال زمان پراكنش صدا در لايه‎هاي مختلف تخته است. هنگامي كه دانسيته كاهش مي‎يابد، سرعت صوت نيز كاهش مي‎يابد و پالس صدا زمان بيشتري براي عبور از لايه را نياز دارد. اين مسئله بدين مفهوم است كه دانسيته كم لايه مياني منوط به قسمت اعظم زمان عبور امواج صوتي (شكل 1) است. به همين علت است كه لايه مياني بيشترين اثر را بر وي زمان پراكنش صوتي دارد. از همين روي امكان تعيين چسبندگي داخلي با روش فراصوتي ناشي مي‎شود.

در شكل 1 يك پروفيل دانسيته بصورت نمونه نشان داده مي‎شود.

Plinke و [12] Greuble مقاله‎اي تهيه كرده‎اند كه براي تعيين مقاومت چسبندگي داخلي چندين مرتبه از آن استفاده نموده‎اند. متغيرهاي مورد استفاده حداقل دانسيته از مقادير پروفيل دانسيته در 4 درصد فاصله از لايه مياني به همراه روش سرعت صوت عمود بر صفحه تخته بودند. اين روش نتايج خيلي خوبي را از ‎IB با يك دامنه واريانس از ‎R² = 0.53 تا ‎R² = 0.98 ارائه داد.

در مقاله‎اي ديگر، ‎Kruse، ‎Broker و ‎[15] Fruhwald روش صوتي با تماس آزاد به عنوان يك تفاوت براي تماس اندازه‎گيري سرعت صوت را محاسبه كردند. آنها دريافتند كه اين روش با استفاده از فركانس و تحليل كيفيت امواج صوتي مشخص، با عبور از صفحه تخته، يك مقدار مشخص از چسبندگي داخلي در تخته خرده چوب با ضخامت 34 ميلي‎متر را ارائه مي‎دهد اين مقدار مشخص براي مدلهاي مورد استفاده براي مقادير متوسط هر نمونه با ‎R² = 0.90 (تخته‎هاي سمباده خورده) و ‎R² = 0.74 (تخته‎هاي سمباده نخورده) يك واريانس مشخص را نمايان كرد.

در اين مطالعه، تخته خرده‎هاي سه لايه با ضخامت 18 و 19 ميلي‎متر آزمايش شدند. اين تخته‎ها تمامشان توسط يك توليد‎كننده تهيه شده و در يك كارخانه اندازه‎گيري شند. تخته‎هاي آزمايش شده عموماً مورد استفاده در صنايع مبلمان بودند. تخته‎هاي مورد آزمايش پارامترهاي زير را داشتند:

خرده‎هاي چوب: با آسياب چكشي و 100% سوزني برگ

لايه سطحي (35%): 100% خرده‎هاي رنده / خرده‎هاي چوب بري / خاكه سمباده زني

لايه مياني (65%): تكه تخته‎ها 40 تا 50%

چسب: اوره فرمالدئيد، توليد شده در كارخانه

ميزان چسب: در لايه مياني 8 تا 5/8%

دانسيته (مقدار نهائي): 682 كيلوگرم بر مترمكعب

 زمان پرس / دماي پرس: 280 ثانيه / 185 درجه سانتي‎گراد

از آنجائي كه فقط كيفيت يك تخته از توليد منظم در كارخانه مورد مطالعه قرار گرفت، رسيدن به حداكثر واريانس ممكن در ويژگيهاي تخته با توليدي معمولي اهميت خاصي داشت. براي دستيابي به اين فرم، برخي از وقايع در خط توليد مورد توجه واقع شدند. اين موارد از طريق كاركنان متخصص در كارخانه تهيه شدند كه عبارت بودند از:

با توجه به معيار واريانس دانسيته كل تخته در توليد اين مدل، نمونه‎ها متناوباً از طبقات بالا و پائين پرس برداشته شدند. از آنجائيكه دانسيته تخته‎ها نيز فرق داشت، نمونه‎هاي آزمايش خمشي از قسمتهاي مختلف تخته مطابق طراحي آزمايش مشروح در جدول ضميمه 1، برداشته شدند.

تخته‎هاي مورد آزمايش، مستقيماً پس از سرد شدن از تخته اوليه بريده شدند كه از روي نمونه‎هاي كنترل كيفيت معمولاً بريده مي‎شوند. روش آزمايش و مراحل اصلي آن ذيلاً آورده شده است:

در ابتدا لبه‎هاي تخته اندازه‎بري شدند و چهار قطعه تخته با پهناي 50 ميلي‎متر از تخته، عمود بر جهت توليد برده شدند. اين قطعات در يك ‎testrob (يك دستگاه آزمايش سريع)، دو نمونه قبل از متعادلسازي و دو نمونه بعد از متعادلسازي آزمايش شدند. ويژگي‎هاي مورد آزمايش دانسيته، مقاومت خمشي و مقاومت چسبندگي داخلي بودند.

قسمت باقيمانده تخته آزمايشي ‎50 Cm)×137) با استفاده از روش فراصوتي در هر دو جهت موازي با صفحه تخته و فركانس ايگن طولي عمود بر جهت توليد، موازي با صفحه تخته آنچنانكه در جدول ضميمه 6 مشروح است، آزمايش شدند. دما، دانسيته و اندازه‎هاي تخته نيز برآورده شدند. چون ويژگيهاي الاستيك براي هر جهت فرق دارد، تخته به نمونه‎هاي آزمايشي در جهت عمودي تخته بريده شد. نمونه‎هاي آزمايشي هم براي قبل از متعادل‎سازي و هم براي بعد از متعادل‎سازي با استفاده از روشهاي غيرمخرب آزمايش شدند.

نهايتاً هر نمونه با استاندارد ‎DIN – EN با ارائه مقادير مرجع براي ويژگيهاي اندازه‎گيري شده آزمايش شدند و رطوبت نسبي هر نمونه مشخص شد. برنامه كامل آزمايش را مي‎توان در جدول ضميمه 7 مشاهده كرد. نمونه‎ها براي آزمايشات متنوع به ابعاد اصلي مورد آزمايش مطابق با الگوي برش كه در شكل 2 نشان داده شده، بريده شدند.

قسمتهاي نشانه‎گذاري شده 1، 2، 3 براي تيرهاي خمشي استفاده شدند. هشت نمونه براي آزمايش خمش از سه قسمت، يك قسمت براي هر جهت، در جهت عمود بر جهت توليد بريده شدند. شرايط آزمايش تخته‎ها مطابق برنامه آزمايش (جدول ضميمه 1) تفاوت داشتند.

تحليل ‎PLS يك ابزار نسبتاً جديد براي مدلهاي چندتائي و سنجشي است. براساس يادآوري، اين روش از يك كتاب در اين زمينه توسط ‎Naes[22] و ‎Martens، ‎SIMCA [23] كاربرد دستي، و يك پايان‎نامه ‎(Andresson [27]) ناشي مي‎شود. براي مقالات مربوط به اين تئوري و كاربرد تحليل ‎PLS، خوانندگان ممكن است كه كارهاي موارد ‎[24] و ‎[25] و خصوصاً ‎[26] را بيابند.

براي مدلهاي چندمنظوره، روش ‎PLS ‎(Partial Least Square) استفاده شده است. ‎PLS يك روش دوخطي نزولي است. تحليل ‎PLS را مي‎توان براي تحليل بسياري از متغيرهاي همزمان بكار برد. يكي از مزاياي ‎PLS اين است كه مي‎تواند صداي مزاحم (اطلاعات نامفهوم) را از اطلاعات مشخص مجزا كند. همچنين ‎PLS مي‎تواند رابطه بين عوامل قابل تغيير در مدل را نمايان سازد.

قبل از تحليل ‎PLS، يك ‎PCA (تحليل اصولي ذره) نيز اغلب انجام مي‎شود. در ‎PCA اجزاء اصلي غيرمربوط (عوامل غالب) به عنوان تركيبات خطي اطلاعات اصلي كنترل مي‎شوند. اجزاء اصلي با مرتب كردن متغيرهاي اصلي بروي محورهاي اورتوگونال در يك فضاي چندبعدي يافت مي‎شوند. در دسته‎اي از نقاطي كه بدست مي‎آيند، اولين جزء اصلي به جهت غالب دسته (گروه) وصل مي‎شود. جزء اصلي بعدي با جهت غالب دوم، اورتوگونال به اول، مشاركت دارد. اين روند براي بقيه اجزاء اصلي تكرار مي‎شود. با كنترل اجزاء اصيل روي يك صفحه دوبعدي، در يك «‌پلات با پراكندگي فراوان» يك ماي گرافيكي از اطلاعات مرتب كاربردي بدست مي‎آيد، گروه‎ها و ساير اطلاعات مهم را مي‎توان به آساني مشخص كرد.

در تحليل ‎PLS، فاكتورها ‎(X) از پاسخها ‎(Y) جدا مي‎شوند. جزئيات اصلي براي هر دو مورد محاسبه مي‎شوند و سپس براي دستيابي به بهترين مدل به هم وصل مي‎شوند. مدلها مي‎توانند حاوي يك يا چند پاسخ ‎(y) باشند. مدلها در شكل ‎y = c + a.x₁ + b.x₂ + … با يك پاسخ، در اين مطالعه هستند.

ارزيابي يك مدل ‎PLS در ميان واريانس معني‎دار ‎(R²) نشان داده مي‎شود كه مقدار تغيير در ترتيب اطلاعات را كه مدل توضيح مي‎دهد، نشان مي‎دهد. ‎R² = 0 بدين مفهوم است كه هيچ واريانسي توسط مدل توضيح داده نمي‎شود و ‎R ² = 1  هم واريانس ورودي توسط مدل را بيان مي‎كند. اين واريانس مي‎تواند شامل اطلاعات مفيدي نظير صداهاي مزاحم باشد. صداي مزاحم اطلاعات نامفهومي است كه بدين معنا است كه يك مدل با ‎R² = 1 ممكن نيست. كه بهترين باشد زيرا مي‎توانست مدلي با صداي مزاحم باشد. براي مشخص كردن اينكه صداي مزاحم چيست و چه اطلاعات مفيدي دارد، مجذور عدد معين ‎(Q²) در مدل استفاده مي‎شود. اين يك سنجش قابليت مدل براي تعيين مقادير ‎y براي مشاهدات جديد است و شامل مراحل ساخت مدل نيست. ‎Q² با استفاده از ارزيابي عرضي ‎(SIMCA [23] دستي) محاسبه مي‎شود.

روشهاي آزمايش ‎DIN-EN مورد استفاده در اين مطالعه به عنوان مراجعي براي آزمايشات جهت تعيين ويژگيهاي مورد تقاضا هستند. به عبارت ديگر، اينكه مقاومت خمشي واقعي تخته با بارگذاري آن تا هنگام وقوع شكست اندازه‎گيري مي‎شود و بنابراين براي تمام ويژگيها هم به همين شكل است. روشهاي غيرمخرب نيز از طرف ديگر روشهاي غيرمستقيم هستند. بدين معني كه يك يا چند ويژگي كه با ويژگي موردنظر مرتبط‎اند با تعيين ويژگي مطلوب تخته اندازه‎گيري و استفاده مي‎شوند.

رايج‎ترين روشهاي مورد استفاده براي تعيين خواص تخته خرده چوب روشهاي مخرب هستند اين روشها در استانداردهاي اروپائي ‎(EN) تعريف مي‎شوند و به عنوان اعداد مرجع براي خواص تخته بكار مي‎روند. از نمونه استانداردهاي مورد استفاده در اين مطالعه عبارتند از:

· تعيين مقاومت خمشي و مدول الاستيسيته در حالت استاتيك ·     مقاومت چسبندگي داخلي ·     رطوبت نسبي ·     دانسيه

DIN-EN 310 DIN-EN 319 DIN-EN 322 DIN-EN 323

مقاومت خمشي و مدول يانگ در حالت استاتيك با يك آزمون خمش استاتيك سه نقطه‎اي تعيين مي‎شوند. مقادير بدست آمده براي مدول يانگ واضح است و چون آزمايش نيز شامل تنش‎هاي شكست است، مدول واقعي نيست. نمونه‎هاي مورد آزمايش اندازه‎هاي زير را دارند: طول ‎(L): ‎mm450، پهنا ‎(b): ‎mm50، ضخامت ‎(t): mm20 (mm19 تخته سمباده نخورده)، پهناي بين دو تكيه‎گاه (پايه ‎mm400 (t×20) است.

در اين آزمايش انحراف با دقت 01/0 ميلي‎متر اندازه‎گيري مي‎شود. مدول الاستيسيته دوبار اندازه‎گيري شد و نمونه آزمايشي براي آزمون دوم دوباره برگردانده شد، بطوريكه با هر دو سطح اين كميت اندازه‎گيري شد. اين كار باعث شد كه مقدار متوسط براي هر دو جهت و كاهش اختلاف مقاومت بدليل ناهماهنگي در ساخت بين دو سطح تخته بدست آيد. براي نيمي از نمونه‎ها و مقاومت خمشي در دستگاه آزمايشگر با سمت شكل‎گيري كيك آزمايش شد. بقيه نمونه‎ها با سطح غيرمتمركز رويه بدليل فوق‎الذكر آزمايش شدند.

آزمايشات چسبندگي داخلي بر روي يازده نمونه ‎50mm)×(50 از هر تخته كه به طور يكنواخت بر روي پهناي تخته توزيع شده بودند انجام گرفت. نمونه‎هاي آزمايشي به سطوح نگهدارنده فولادي با چسب‎هاي گرما نرم ‎(hot – melt) چسبانده شدند.

نمونه‎هاي قبل از آزمايش بدليل داشتن سطوح زبر سنباده زني شدند. اين عمل با يك سنباده كوچك با دست انجام شد.

دانسيته و رطوبت نسبي با يازده نمونه از هر تخته (mm50×50) با توزيع يكنواخت در پهنا تعيين شدند. اين عمل براي دستيابي به پروفيل دانسيته بود. مقادير بدست آمده براي نمونه‎ها مطابق استاندارد بود. اين آزمايشات كه توسط استانداردهاي فوق‎الذكر كنترل مي‎شد نيز براي هر نمونه از هر تخته ميزان رطوبت نسبي در نمونه‎هاي آزمايشي چسبندگي داخلي نيز آزمايش شد.

اگر مقادير اندازه‎گيري شده و دانسيته يك قطعه هموژن مشخص باشد، مدول ديناميك الاستيسيته را مي‎توان از طريق زمان پراكنش جدا با عبور هر موج صوتي محاسبه كرد.

اين كار با استفاده از فرمول ساده شده زير: ‎(Krautkramer [13]) انجام مي‎شود:

(رابطه 2) ‎

(مگا پاسكال) مدول ديناميك الاستيسيته : MOE

(كيلوگرم بر مترمكعب) دانسيته :

(متر بر ثانيه) سرعت صوت : ‎V

از آنجائيكه تخته خرده چوب و خصوصاً تخته خرده چوب چندلائي يك ماده همگن به دليل پروفيل دانسيته مشخص عمود بر سطح تخته نيست،‌ اين فرمول فقط يك برآورد تقريبي را محاسبه مي‎كند.

سرعت صوت با استفاده از يك زمان‎سنج پراكنش صوتي ‎PB5) از ‎(Steinkamp با استفاده از زمان پراكنش و طول نمونه مشخص شد. سرعت صوت موازي با صفحه تخته اندازه‎گيري شد. فركانس مورد استفاده 50 كيلوهرتز از يك منبع صوتي بود. در هنگام اندازه‎گيري هيچ عامل دوتائي استفاده نشد.

در آزمايش چسبندگي داخلي، سرعت صوت عمود بر صفحه تخته اندازه‎گيري شد (شكل 3) اين كار با توجه به جدول ضميمه 6 براي هر نمونه در 5 نقطه انجام شد و مقدار متوسط اين پنج نمونه اندازه‎گيري شده در محاسبه استفاده شد. سرعت صوت نيز بعد از سمباده‎زني (در يك نقطه) براي 8 تا 25 تخته اندازه‎گيري شد.

3-3- اين روش آزمايشي فركانس پايه ايگن براي يك نمونه آزمايشي با شكل هندسي مناسب با يك دستگاه تشديدكننده صوتي (يك چكش كوچك) را اندازه مي‎گيرد. يك سوزن پيزوالكتريك (يا يك ميكروفون) فشرده شده در نمونه آزمايشي باعث ايجاد ارتعاش مكانيكي در نمونه شده و آن را به سيگنالهاي الكتريكي تبديل مي‎كند. نقطه‎هاي گيره و يا پايه‎هاي نمونه آزمايشي محل شدت جريان، و نقاط سيگنال براي ايجاد و اندازه‎گيري حالتهاي خاص ارتعاشي انتقالي انتخاب مي‎شوند. اين سيگنالها تحليل مي‎شوند و فركانس ايگن پايه توسط تحليل‎گر سيگنال اندازه‎گيري مي‎شود و نتيجه به روي يك صفحه نشان داده مي‎شوند. فركانس ايگن، ابعاد نمونه، جرم براي اندازه‎گيري مدول ديناميك يانگ، مدول ديناميك شكست، و ضريب پوآسون استفاده مي‎شوند. در اين تحقيق مدول ديناميك يانگ براي ارتعاشات خمشي با استفاده از فرمول زير ‎(Gorlacher [5]) بدون محاسبه شدت شكست محاسبه شد. (اين فرمول براي فاصله پايه و ضريب ضخامتي نمونه آزمايشي در مقايسه با استاندارد ‎EN – 310 معتبر است).

(رابطه 3)    

(مگاپاسكال) مدول ديناميك يانگ : MOE_EF/dyn

طول نمونه (ميلي‎متر) : L

(گرم بر سانتي‎متر مكعب) دانسيته:

‎(S^-1) فركانس : f

‎ شعاع داخلي ‎(mm) : i

ارتفاع نمونه برحسب ميلي‎متر :‌h

براي ارتعاش خمشي از مقادير ثابت زير استفاده مي‎شود ‎(GorLacher [5]):

‎K₁ = 49.8

نمونه‎هاي آزمايشي همانطور كه در شكل 4 نشان داده شده قرار گرفتند. فركانس ايگن با يك گره از روي نمونه‎اي با سوزن پيزوالكتريك اندازه‎گيري شد. دستگاه مورد استفاده براي اندازه‎گيري فركانس ايگن «گريندوسونيك ‎MK5 صنعتي» از ‎J.W.Lemmens GmbH بود. فركانس ايگن براي هر دو حالت عمود بر تخته محاسبه شد. (شكل 4)

پهناي تكيه‎گاه مطابق نتايج ‎GorLacher [s]، ‎L × 552/0 بود. براي انجام آزمايش بروي تخته‎هاي بزرگ، فركانس ايگن براي ارتعاش طولي مورد مطالعه قرار گرفت. اين كار براساس اينكه فركانس ايگن در مرحله اول براي اندازه‎گيري فركانس ساده و دقيق با اين دستگاه براي نمونه آزمايشي بزرگ، كم و پائين است، ساخته شد. براي ارتعاش طولي در صفحه، مدول ديناميك يانگ مطابق فرمول زير ‎[Spinner, Thefft[9], Leban, Haines, Hene [6] محاسبه مي‎شود:

(رابطه 4) ‎

(مگا پاسكال) مدول ديناميك يانگ : MOE_dyn

(ميلي‎متر) طول نمونه :L

(كيلوگرم بر سانتي‎مترمكعب) دانسيته :

(معكوس ثانيه) فركانس : ‎f

در اين حالت نمونه بروي يك تكيه‎گاه كه در زير تخته قرار دارد، مستقر شد و تا اندازه‎اي در وسط يك رويه تخته ضربه‎اي وارد شد. فركانس در سمت ديگر با استفاده از يك سوزن پيزوالكتريك اندازه‎گيري شد. ترتيب آزمايش در جدول ضميمه 6 نشان داده مي‎شود.

دستگاه ‎Testrob، توسط ‎Schenk، يك دستگاه براي آزمايش سريع ويژگيهاي مكانيكي تخته‎هاي چوبي است. اين دستگاه بطور اتوماتيك آزمايشات مخرب را بروي تخته با پهناي 50 ميلي‎متر انجام مي‎دهد. با اين مدل مي‎توان دانسيته، مقاومت خمشي، مقاومت برش و چسبندگي داخلي (مقدار محاسبه شده از مقاومت برش) را براي يك تخته تعيين كرد.

انجام آزمايش با ‎Testrob معمولاً نيم ساعت پس از توليد نمونه آزمايشي انجام مي‎شود، به طوري كه در اين زمان نمونه سرد خواهد بود. اين زمان بعد از سفت شدن چسب لازم براي كاهش تأثير دما در اندازه‎گيري است. زما كل آزمايش با شش نمونه در هر تخته و هر ويژگي در حدود 40 دقيقه است. اندازه‎گيريها بطور پيوسته با يك كامپيوتر شخصي به عنوان كنترل آزمايش مهيا مي‎شوند. نهايتاً نتايج آماري براي هر مورد بدست مي‎آيند. اولين آزمايش با دستگاه ‎‎Testrob تقريباً يك ساعت بعد از اينكه تخته از خط توليد گذشت انجام مي‎شود. دو تكه با پهناي 50 ميلي‎متر آزمايش شدند، يكي براي مقاومت خمشي و ديگري براي دانسيته و مقاومت برش و چسبندگي داخلي طول نمونه‎هاي آزمايش 1700 ميلي‎متر بود كه 5 تا 6 نمونه براي خمش و 8 تا 9 نمونه براي دانسيته / ‎IB آزمايش شدند. دومين مرحله آزمايش بعد از متعادلسازي، بطور همزمان با ديگر آزمايشات بروي نمونه‎ها از همان تخته بود.

تمام مشخصات ‎MOR و ‎MOE به مقادير متوسط هر دو جهت موازي و عمود بر جهت توليد مربوط هستند البته وقتي كه چيزي ديگر آزمايش نشود. «بازگشتهاي خطي جهت‎دار» مورد استفاده براي تعيين مقادير MOR و ‎MOE روشهاي يك متغيري صحيح نيستند، زيرا ‎MOE ديناميك براي روشهاي آزمايشي مذكور از بيش از يك متغير محاسبه مي‎شود. اطلاعات موجود مقادير اندازه‎گيري شده فيزيكي و دانسيته هستند كه مي‎توان آنها را براي هر تكه آزمايشي در يك محصول معمولي تعيين كرد.

چسبندگي داخلي با استفاده از سرعت صوت در جهت عمود بر صفحه تخته اندازه‎گيري شده است. مدلهاي چندمنظوره نيز براي بيان تغييرات ‎IB مربوط به دانسيته و متغيرها لازم مي‎باشند.

تعيين مقدار چسبندگي داخلي با استفاده از سرعت صوت با رابطه خطي ساده                  ‎(y =A₀+A₁.x) نتايج بسيار ضعيفي را ارائه مي‎كند. اگر هر تكه مورد سنجش در اين رابطه استفاده شود، بهترين نتيجه با استفاده از سرعت صوت محاسبه شده براي نمونه‎هاي سمباده زده شده بدست مي‎آيد كه يك واريانس مشخص ‎R² = 0.30 ارائه مي‎دهد. اگر مقادير متوسط از تمام اندازه‎گيريها بر يك تخته تكي براي اين رابطه استفاده شوند، نتايج عددي بهتر مي‎گردند. بهترين نتيجه با تخته‎هاي سمباده خورده كه واريانس ‎R² = 0.64 دارند، بدست مي‎آيد. اين مدل بر پايه 17 تخته است.

تخته‎هاي سمباده نخورده يك مدل با واريانس ‎R² = 0.47 ارائه مي‎دهند. در اين حالت مدل از 24 تخته ساخته مي‎شود.

نتايج ذيلاً در جدول 1 آمده است.

دانسيته نيز با مدل ‎IB بكار برده شده است، اما با موفقيت كمتر (نتايج در جدول ضميمه 2)

با يك مدل چندمنظوره براي نمونه‎هاي سمباده نخورده، تخته‎هائي با ‎IB < 0.42 Mpa را مي‎توان خارج كرد. مدل با استفاده از ويژگيهاي سنجشي از هر نمونه آزمايش در هر تخته به عنوان يك متغير ساخته شده است. به همين خاطر است كه سرعتها و دانسيته‎‎ها ‎ براي كليه نمونه‎هاي آزمايشي ‎i در يك تخته به عنوان متغيرها استفاده شده‎اند. متغيرها ‎V_sandiدر اين مدل بكار نرفتند. نتايج معين مدل در شكل 7 نمايان است.

اين مدل را مي‎توان با نمونه‎هائي كه ‎IB كمتر از ‎0.42 مگاپاسكال دارند طبقه‎بندي كرد. اثبات درستي اين مدل، اندازه‎گيري تعدادي از تخته‎ها با تشكيل يك آزمايش مرتب از بين برده شد. سپس يك مدل از بقيه مشاهدات ساخته شد. اين مدل براي تعيين نتايج در آزمايش استفاده شدند. نتايج اين آزمايش ‎(IB مشاهده شده در مقابل ‎IB تعيين شده) در شكل 8 نشان داده مي‎شوند.

مدل صحيح، صرفاً با استفاده از نيمي از مشاهدات هنوز با طبقه‎بندي نمونه‎ها با ‎ IB كمتر از ‎0.42 كنترل مي‎شود. اين مسئله اين مطلب را بيان مي‎كند كه مدل مذكور قوسي است و اينكه يك ساختار اساسي وجود دارد، نه يك همزماني شانسي كه به اين نتيجه رسيده باشند. اين فرضيه بر پايه اين واقعيت است كه مدل مذكور نمي‎تواند با اين تخته‎هائي كه اگر در اين مدل نباشند، جور شود.

يك مدل براي تخته‎هاي سمباده شده نيز توسعه يافت كه نتايج خوبي را ارائه مي‎دهد. با يك مدل ساخته شده از مقادير متوسط از مشاهدات 17 نمونه تخته، واريانس معلوم، ‎R² = 0.88 است. نتيجه در شكل 9 نشان داده مي‎شود.

تعيين ‎IB در تخته‎هاي سمباده نشده براي تخته‎هائي با ‎IB پائين ممكن است. مقادير بيشتر به نظر تحت تأثير يك متغير لحاظ نشده در اين مدل مي‎آيند. ممكن است كه سطح زبر و سفت باشد، زيرا نمونه‎هاي سمباده شده نتايج مشخص بهتري را ارائه مي‎دهند. دليل اين مسأله مي‎تواند خلل و فرج سطحي تخته باشد كه بر زمان پراكنش صوتي در يك مورد ناجور اثر مي‎گذارد. نيروهاي مختلف پرس بر ترنسميترها ممكن است كه اين لايه را با درجات گوناگون فشرده كرده و به سمت يك واريانس شديد در سرعت اندازه‎گيري شده صدا هدايت كند.

اين صداي ناهنجار ‎(noise) هنگامي كه ‎IB افزايش يابد، بيشتر مي‎شود. اين مطلب ناشي از اين واقعيت است كه يك لايه مياني مناسب در برابر بخش كوچكي از زمان پراكنش كل در مقايسه با يك حالت ناجور قرار مي‎گيرد. اين مورد، شكل مخروطي مشاهدات را در نقاط مشخص / مشهود براي تخته‎هاي سمباده نخورده را توضيح خواهد داد. در تخته‎هاي سمباده شده با يك سطح سخت‎تر و همگن‎تر، اين مطلب مورد مشكلي نيست و مقادير عددي مطابق آن بهتر مشخص مي‎شوند.

آزمايشات بر روي تخته‎هائي با ابعاد ‎137cm)×(50 قبل از برش نمونه‎هاي آزمايشي انجام شدند. از روي اين اطلاعات، مدلها براي تعيين مقاومت خمشي داخل تخته و مدول يانگ ساخته شدند. فركانس ايگن مورد استفاده در اينجا در جهت طولي، عمود بر جهت توليد است.

بهترين نتيجه براي تعيين ‎MOR با استفاده از رابطه جهت‎دار مدلها با ‎MOE ديناميك انجام شد، كه با فركانس ايگن، عمود بر جهت توليد به عنوان يك متغير محاسبه شد. اين مدل واريانس ‎R²= 0.76 دارد. بهترين مدل چند منظوره داراي واريانس ‎R² = 0.84 است. اين مدل از دانسيته، فركانس ايگن، سرعت صوت موازي با جهت توليد و فاكتورهاي مختلف براي تعيين مقاومت خمشي (به جدول ضميمه 3 براي متغيرهاي مدل مراجعه كنيد) استفاده كرد. نتايج معين براي هر دو دل در شكل 10 نشان داده مي‎شود.

مدلهاي جهت‎دار براي تعيين مدول يانگ با استفاده از صوت موازي با جهت توليد در واريانس حداكثر ‎R² = 0.61 جواب دادند. مدلهاي چندمنظوره (چندمتغيري) نتايج بهتري را ارائه دادند. بهترين مدل چندمتغيري با استفاده از دانسيته‎هاي مختلف، MOE محاسبه شده با فركانس ايگن طولي و سرعت صوتي موازي با جهت توليد ساخته مي‎شود. اين مدل واريانسي در حد ‎R² = 0.72 را ارائه مي‎دهد. اين نتيجه براي هر دو مدل در شكل 11 ارائه مي‎شود.

اختلاف نسبتاً كم بين مدلهاي چندمتغيره و مدلهاي جهت‎دار اين واقعيت را بيان مي‎كند كه بعضاً‌ متغيرهاي نسبتاً مشابهي در مدلهاي چندمتغيري وجود دارند. از آنجائي كه اكثر متغيرها مدول الاستيسيته ديناميك و يا هر چيز مربوط به آن را اندازه مي‎گيرند، اين متغيرهاي مشابه تقريباً تأثير يكساني را بر مدل دارند. اگر متغيرها كلاً واريانس يكساني را در ترتيب اطلاعات بيان كنند، اگر مقادير اندازه‎گيري مناسب باشند تفاوت بين يك روش جهت‎دار و يك روش چندمتغيره، كم و ناچيز خواهد شد. اگر متغيرهاي اندازه‎گيري شده بدليل شرايط بد و ناجور شامل صداي ناهنجار باشند، مدل چندمتغيري شانس بهتري براي تعيين مقادير مناسب در مقايسه با يك مدل خطي جهت‎دار خواهد داشت. اين مطلب بدين علت است كه ‎PLS مي‎تواند اطلاعات صداي ناهنجار را مرتب كند كه اين حالت براي رابطه خطي جهت‎دار وجود ندارد.

تعيين مقاومت خمشي با توجه به رابطة ‎MOE ديناميك براي هر نمونه آزمايشي با روش غيرمخرب با مقاومت خمشي انجام مي‎شود. بدين مفهوم كه اين مقادير از رابطة معلوم بين MOE و ‎MOR و مقادير مشخص ‎MOE براي يك نمونه جهت تعيين ‎MOR استفاده مي‎كنند.

براي آزمايش خمشي، هشت نمونه براي هر جهت (موازي و عمودي) از هر تخته بريده شدند. اين روش قابليت مدلها را براي تعيين مقاومت خمشي از يك اندازه‎گيري مجزا نشان مي‎دهد. مدلها نيز از مقادير متوسط اندازه‎گيري براي هر تخته ساخته شده‎اند.

اين يك حالت مشابه در يك خط توليد با آزمايش غيرمخرب پيوسته در توليد تخته خرده چوب است. سپس تخته مذكور در چندين نقطه اندازه‎گيري مي‎شود و ويژگيهاي مقاومتي از روي مقادير متوسط اين اندازه‎گيريها تعيين خواهد شد.

در اين حالت، تمام نمونه‎ها (هم در جهت عمودي و هم در جهت موازي با توليد) براي ساخت مدلهائي جهت تعيين ‎MOR استفاده مي‎شوند. بهترين مدل معمولي براي تعيين ‎MOR توسط فركانس ايگن ارائه مي‎شود كه واريانس ‎R² = 0.68 دارد. اين مدلها از مقاديراندازه‎گيري در هر دو جهت تخته (موازي/ عمودي) استفاده مي‎كنند. اين كار براي انجام در يك خط توليد، خصوصاً در هنگام اندازه‎گيري با فركانس ايگن مشكل است.

اگر مدلها صرفاً براساس يك جهت براي تعيين مقدار متوسط در تخته باشند، نتايج نشان مي‎دهند كه فركانس ايگن عمودي بهترين نتايج را ارائه مي‎دهد. اين روش همچنين كمترين مقادير را براي ‎MOE ارائه مي‎كند.

تعيين مقاومت خمشي با مدلهائي بر پايه اندازه‎هاي منفرد، يك مقدار مشخص مناسب را براي تمام ‎MOR با واريانس ‎R² = 0.69 نشان مي‎دهد. اين كار در مقايسه با يك مدل معمولي بهتر است. نتيجه در شكل 12 نشان داده مي‎شود.

اگر متغيرهاي اندازه‎گيري تنها از يك جهت مورد استفاده قرار گيرند، بهترين نتيجه در هنگام استفاده از متغيرهاي جهت عمود بر توليد خواهد بود. نتايج براي مدلهاي چندمتغيري فقط با استفاده از يك جهت در جدول 3 نشان داده مي‎شوند.

اگر مقادير متوسط اندازه‎گيري‎هايي براي هر جهت تخته براي تعيين مقاومت خمشي استفاده شوند، نتايج بهترين بدست مي‎آيند. هنگامي كه يك جهت اندازه‎گيري پيوسته بر روي طول تخته در توليد معمولي دارد، يك حالت طبيعي و نرمال است. استفاده از مدلهاي خطي نتايج بهتري را براي مقدار ‎MOR با ‎R² = 0.87 ارائه مي‎دهد. بهترين ملد چند متغيره نتايجي با واريانس ‎R² = 0.82 مي‎دهد. اين نتايج در شكل 13 نشان داده مي‎شود.

تعيين ‎MOE عمود بر جهت توليد را در مقايسه با ‎MOE متوسط از طريق هر دو جهت بهتر مي‎توان مشخص كرد. اين كار بستگي به ويژگيهاي مختلف براي هر دو جهت دارد. مقدار متوسط هر دو جزء تشابه كمتري با استفاده زا يك جزء دارد. جالب توجه‎ترين مقادير كلي MOE و يا كمترين مقدار (در اين حالت عمود بر جهت توليد) هستند.

ساخت مدل چندمتغيري نيز مقادير مناسبي را براي كل (مقدار متوسط در هر دو جهت) MOE در يك نمونه آزمايشي ارائه مي‎دهد. مدل چندمتغيري واريانس ‎R² = 0.82 و بهترين حالت مدل معمولي ‎R² = 0.68 دارد، به شكل 14 مراجعه كنيد.

استفاده از مقادير متوسط اندازه‎گيريها براي هر تخته در هنگام تعيين مقاومت، نتايج بهتري را ارائه مي‎دهد. رابطه معمولي بهترين نتايج عددي را با ‎R² = 0.88 براي فركانس ايگن خارجي با تعيين مقدار متوسط ‎ MOE در تخته ارائه مي‎دهد. بهترين مدل چند متغيري با ‎R² = 0.87 براي MOE متوسط در يك تخته است. (شكل 15)

مدل يانگ ‎( MOE) را مي‎توان مستقيماً از روي فركانس ايگن و سرعت صوت طبق رابطه (1) و (2) محاسبه نمود. اين مقادير با مقادير آزمايش استاتيك ‎ MOE تفاوت دارند. رابطه بين روشهاي ديناميك و استاتيك خطي است. تفاوت بين اين مقادير، تفاوت روشهاي ديناميك و MOE استاتيك با آزمايش ‎DIN- EN را ارائه مي‎دهد كه در جدول 5 نشان داده مي‎شود.

اين واقعيت قابل توجه است كه روشهاي ديناميك به كلي مقادير كمتري از ‎ MOE را در مقايسه با آزمايش ‎DIN-EN ارائه مي‎دهند. اين درست برخلاف نتايج ‎Niemz و ‎Kucera و ‎Bernatowicz است كه مقادير بيشتر MOE را در تخته‎هاي ‎MDF با اين روش در مقايسه با مقادير ‎DIN گزارش كرده بودند (18).

نمونه‎هاي آزمايش در يك اتاق با دماي ‎°C25 و رطوبت 55% به مدت 6 روز متعادل شدند. پس از آن آنها را مجدداً با روشهاي غيرمخرب و نهايتاً روشهاي مرجع آزمايش كردند. نتايج قبل و بعد از متعادلسازي نسبتاً تفاوتهاي كمي داشتند به جدول 6 مراجعه شود.

واقعيت مطلب اينكه تقريباً تمام تغييرات كه مشخص بودند بستگي به مقدار زيادي از مشاهدات داشتند ‎(n = 400). تغييرات نسبتاً كم به استثناي تغيير در رطوبت نسبي هستند كه انتظار آن مي‎رفت. يك نتيجه عجيب اين است كه انحراف استاندارد براي اندازه‎گيري‎هاي غيرمخرب مدول ديناميك الاستيسيته با متعادلسازي افزايش مي‎يابد.

دستگاه ‎Testrob نتايج مطلوبي را براي اندازه‎گيري چسبندگي داخلي ارائه مي‎دهد. (شكل 17)

اين رابطه بعد از اينكه نمونه‎هاي آزمايشي متعادل شده باشند، نتايج بهتري را ارائه مي‎كند. اندازه‎گيري مقاومت خمشي با دستگاه ‎‎Testrob رابطه نابهنجاري را با آزمايش DIN بروي تخته نشان مي‎دهد. (شكل 18)

 از آنجائي كه تنها چيزي كه هر دو آزمايشي كه در آزمون خمشي كه داراي تكيه‎گاه در پهنا هستند را از يكديگر مجزا مي‎كند، نتايج مطلوب‎تري انتظار مي‎رود. در دو آزمايشي كه در آزمايش خمشي در پهنا داراي تكيه‎گاه بودند را از يكديگر جدا مي‎كند نتايج بهتري مورد انتظار است.

اين مدلها براي ارزيابي روشهاي مذكور ساخته شدند كه امكان استفاده و كاربرد چنين تكنيكهايي در فرآيند توليد ميسر باشد.

در هنگام اجراي يك آزمايش غيرمستقيم براي ويژگيهاي مقاومتي تخته، تعدادي عامل مؤثر (فاكتور) وجود دارند كه ممكن است بر نتايج اثر بگذارند. به عبارت ديگر يك مقدار معين كامل را نمي‎توان بدست آورد. اگر بسياري از عوامل بازدارنده وجود داشته و يا ثابت نگهداشته شوند، يك محدودة تقريبي مناسبتري از مقاومت را بدست مي‎آورند. شرايط اپتيمم در يك فرآيند صنعتي نظير توليد تخته خرده چوب، يك مدل پايداري است كه ويژگيهاي تخته را از طريق آرايش فرآيند و اطلاعات مواد اوليه تعيين مي‎كند. به عبارت ديگر كيفيت تخته را مي‎توان مستقيماً در اتاق كنترل فرآيند مرتب كرد. اين كار امروزه انجام مي‎شود اما اكثراً‌ بر پايه تجربه و فرآيند آزمون و خطا هستند. چنين مدلي كه كنترل و اندازه‎گيري سيستم‎ها در آنها دقت كافي دارند را مي‎توان انجام داد. رابطه ‎PLS يك ابزار عالي براي پيشرفت چنين مدلهاي چندمتغيري را مهيا مي‎كند. از آنجائي كه كاربرد كنترل فرآيند بدين مفهوم است كه تخته مستقيماً‌ و بلافاصله بعد از پرس آزمايش خواهد شد، كليه مدلها از روي نتايج اندازه‎گيري نمونه‎ها در يك حالت غيرمتعادل ساخته شده‎اند.

از روي نتايج اين را مي‎توان مشاهده نمود كه تخته‎هاي سمباده نخورده مشكلاتي با جفت شدن (كوپل) بين ترانسديوسر و تخته دارند. سمباده‎زني خلل و فرج لايه روي تخته را از بين مي‎برد كه روي سطح باقي مي‎ماند. اين مطلب مهم است كه سرعت صوت بستگي به فشار كوپل بين ترانسديوسر و تخته دارد ‎[15].

در اين مطالعه، ترانسديورها كنترل شدند  كه ممكن است به سمت يك وارساني فشار كوپل هدايت شود و بنابراين به سرعت صوت در آزمايشات سوق مي‎يابد. اگر روش برخورد براي اندازه‎گيري صوتي براي كنترل كيفيت تخته استفاده شود،‌ اين مسئله در صورتي كه عدد دقيق بدست بيايد، بايد حل شود.

اين مدلها را نمي‎توان براي فرآيند كنترل مؤثر بكار برد زيرا آنها اعدادي با دقت كمتر براي چسبندگي داخلي ارائه مي‎دهند. تخته‎هائي كه آزمايش مي‎شوند ابتدا آسياب شده بودند بدين مفهوم كه خرده چوبها ضريب سطح به حجم پائين دارند. به عبارت ديگر آنها به لحاظ ضخامت چندان همگن نيستند و بنابراين جهت محاسبات عددي دچار مشكل مي‎شوند. ديگر مطالعات نتايج بهتري را براي محاسبه ‎IB با روش سرعت صت ‎[14] نشان داده‎اند. اين واضح است كه مدلهاي خطي با استفاده از سرعت صوت در تعيين ‎IB براي تخته‎هائي با فرآيند شكل‎دهي همگن و فرآيندي پايدار با خرده چوبهاي همگن و هم‎اندازه استفاده كرده‎اند.

محاسبه ‎IB در تخته‎هاي سمباده نخورده، ‎IB در حد پائين را ارائه مي‎دهد. مقادير بالا به نظر مي‎رسند كه با يك متغيري كه در مدل در نظر گرفته نشده، اثر داشته باشند. ممكن است كه سطح تخته زبر و سخت باشد، زيرا نمونه‎هاي سمباده شده، نتايج مطلوب‎تري را ارائه بدهند. به همين دليل خلل و فرج سطحي تخته بر زمان پراكنش صوت اثر مي‎گذارد. نيروهاي پرس مختلف بروي ترانسيمتر ممكن است كه اين لايه را با درجات مختلف فشرده كند و يك واريانس نسبتاً زيادي را در سنجش سرعت صوت ايجاد كند. اين صداي ناهنجار همان طوري كه ‎IB  تخته افزايش مي‎يابد، بيشتر مي‎شود. اين مطلب ناشي از اين واقعيت است كه لايه مياني در مقابل قسمت كمي از زمان كل پراكنش در مقايسه با يك لايه ناجور مقاومت مي‎كند.

اين حالت شكل مخروطي مشاهدات را براي تخته‎هاي سمباده نخورده به صورت نقاط مشخص توضيح خواهد داد. در تخته‎هاي سمباده خورده با يك سطح همگن‎تر و سخت‎تر مشكلي نيست و مقادير معين مطابق همين مطلب هستند.

نتايج مرجع 15، كه با روشهاي رابطه خطي انجام شد، نشان مي‎دهد كه كاربرد مدلهاي چندمتغيري نتايج بهتري از ‎IB را در مقايسه با اين تحقيق ارائه مي‎دهد همچنين كاربرد زياد متغيرها نتايج بهتري را مي‎تواند يك آزمايش طراحي شده با يك واريانس بيشتر در كيفيت تخته و متغيرهاي بيشتر كه مي‎تواند واريانس تخته‎ها را بهتر بيان كند، احتمال مدل بهتري را ارائه مي‎نمايد. در اين مطالعه، كل تخته‎ها، تقاضاها و درخواستهاي چسبندگي داخلي در استاندارد ‎DIN 68-763 ‎(IB>0-35Mpa) را تكميل مي‎كند. همچنين ترتيب مناسب بايستي شامل اطلاعات تخته كه اين خواسته‎ها را تكميل نمي‎كنند، مي‎باشند.

اهميت نوع متغير براي متغيرهاي مورد استفاده براي تعيين ‎IB در تخته‎هاي سمباده نشده تأثير جالبي را نشان مي‎دهد. تأثير دانسيته متغيرها بروي تخته فرق مي‎كند و بطور و اضح بر سمتي دستگاه پرس فشردگي كمتري ايجاد مي‎كند بيشتر است (ميز پرس كه كيكها با ضخامتهاي ناهمگن بطرف آن هدايت مي‎شوند هموار نبوده و يك سمت تخته تا اندازه‎اي ضخيم‎تر است). اين مسئله نشان مي‎دهد كه حساسيت مدل ممكن است كه براي نمونه‎هائي با ‎IB زياد كم باشد زيرا ‎IB با دانسيته ارتباط دارد.

مدلي كه براي تخته‎هاي سمباده شده نتايج عددي مناسبي براي ‎IB ايجاد مي‎كند كه مي‎تواند جهت كنترل هزينه بكار رود. از آنجائيكه اندازه‎گيريها بعد از متعادلسازي انجام مي‎شوند،‌اثرات دما و سفت شدن تخته در نظر گرفته نشده‎اند. اين مسئله باعث مي‎گردد كه اين مدل براي كنترل كيفيت تخته قبل از انتقال مناسب باشد، اما نه براي كنترل توليد. اندازه‎گيريهاي كنترل توليد در تخته‎هاي سمباده نخورده كه احتمالا‌ً محدوديتهاي را براي تخته با ويژگيهاي مقاومتي نامناسب ايجاد مي‎كنند.

كاربرد توأم روش صوتي با دانسيته (و احتمالاً ديگر متغيرها) در مدلهاي چندمتغيري براي تعيين ‎IB موارد خيلي خوب را نشان مي‎دهند. اين روش در تخته‎هاي سمباده خورده تقريباً نتايج خوبي را نشان مي‎دهد. ولي مشكلات زيادي با اين روش جهت اندازه‎گيري در تخته‎هاي سمباده نخورده وجود دارد، احتمالاً علت آن تماس نامناسب بين ترانسديور و نمونه آزمايشي بدليل سطح متخلخل لايه است. اگر يك تماس همگن و نسبتاً عالي مقدور باشد، احتمالاً نتايج بهتري كسب خواهد شد.

براي كاربرد تخته سمباده خورده، يك روش چندمتغيري شامل سرعت صوت و دانسيته نتايج مطلوبي از تعيين ‎IB با واريانس ‎R² = 0.88 ارائه مي‎دهد. اين روش به آساني يا بيشتر فاكتورهاي تخته خرده چوب اجرا مي‎شود زيرا به فضاي زيادي نياز ندارد. يك تعدادي از دستگاه‎هاي اندازه‎گيري با توزيع همگن در ارتباط با پهناي تخته يك نتيجه مناسبي را ارائه مي‎دهند. مشكلات اصلي ذيلاً ذكر مي‎شود.

اندازه‎گيري پيوسته دانسيته تخته را مي‎توان با اشعه گاما و يا اشعه ايكس معين نمود. با يك طرح مناسب از ترانسديوسر، چسبندگي داخلي را براي هر تخته‎اي در سيستم اندازه‎گيري مي‎توان مشخص نمود. براي وقوع اين احتمال در تخته‎هاي سمباده نخورده يك كوپل مناسب بين ترانسديوسر و نمونه آزمايشي براي كاربر خطي لازم است. همچنين مدلها مجبور به ايجاد ارتباط با اثرات دما و سفت شدن هستند. ديگر متغير جالب براي تعيين چسبندگي داخلي در كاربرد روشهاي غيرتماسي نظير اندازه‎گيري خطي دانسيته (اشعه گاما)، به همراه روش صوتي غيرتماسي كه در مراجع 14 و 15 اشاره شده، قرار دارد. اين متغير قادر به كاهش مسائل ايجاد شده توسط تماس نامناسب در تخته‎هاي سمباده نخورده مي‎باشد.

كاربرد روش سرعت صوتي براي تعيين ‎MOE و ‎ MOR در يك سطح تقاضاي بالا بر روي سطح مناسب برش ترانسديوسر جهت نتايج مناسب قرار دارد. استقرار ترانسديوسر بر روي لبه تخته نيز به دليل پروفيل دانسيته مهم است. تأثير محل كوپل بر سرعت صوت در يك آزمايش كوچك تحقيق و بررسي شد كه مشخصات ارائه شدند كه اندازه‎گيريها در لايه سطحي سرعت بيشتري نسبت به لايه مياني داشتند. هر دو لايه بر هم اثر داشتند، بطوريكه اگر لايه سطحي بريده شود، سرعت صوت اندازه‎گيري شده در مقايسه با كل تخته بيشتر است. اگر سر عت صوت در يك لايه مياني بطور آزاد اندازه‎گيري شود، در مقايسه با كل تخته كمتر خواهد شد. اين نتايج جهت‎دهي مي‎شوند و نياز به كنترل به منظوور اينكه كسي نتايج حدودي محل ترانسديوسر را رسم كند، دارند. همچنين يك عدم اطمينان نيز وجود دارد كه چه مقدار از نمونه‎هاي مورد آزمايش با نتايج عددي مناسب با اين فركانس آزمايش شوند.

سرعت صوت نتايج مطلوبي را با مدلهاي معمولي ارائه مي‎دهد. واريانس معني‎دار، ‎R²، بين 0/85 و 0/83 جهت محاسبه ‎MOR و بين ‎0/67 تا ‎0/77 جهت محاسبه ‎MOE فرق مي‎كند. اين مدلها همگي بر پايه محاسبات عمودي در جهت توليد هستند.

سرعت صوت نتايج مطلوبي را براي ‎MOR و ‎MOE نشان مي‎دهد. اين نتايج كه از تخته‎هاي آزمايشي بزرگ بدست مي‎آيند نشان مي‎دهند كه اين روش را نيز مي‎توان براي نمونه‎هاي بزرگتر استفاده كرد. يك خواسته براي كاربرد اين روش اينست كه لبه‎هاي تخته‎ها به طور يكسان بريده شوند و كيفيت سطحي خوبي داشته باشند. اين مطلب مهم است زيرا كيفيت اين روش به تماس بين ترانسديوسر و نمونه بستگي دارد. چنين سطوحي ممكن است كه به سختي بعد از پرس مستقيماً بروي تخته ايجاد شوند. اين روش براي معرفي در توليد معمولاً در صورتي كه مسائل تماس بين ترانسديوسر و نمونه را بتوان حل كرده نسبتاً ساده است. براي تداوم اندازه‎گيري، ترانسديوسر با يك قطعه پلاستيكي نرم بر روي نمونه غلط مي‎خورد كه به آساني حركت مي‎كند اما ظرفيت آن كمتر است. براي تعيين مقاومت خمشي، روش صوتي آسان‎ترين راه است اما تا اندازه‎اي در مقايسه با آناليز فركانس ايگن كم‎اثرتر است.

اندازه‎گيري فركانس ايگن اطلاعات پايدار و در دسترسي را هنگام كار بروي نمونه‎هاي كوچك ارائه مي‎دهد. اين اندازه‎گيريها تحت تأثير پروفيل دانسيته تخته هستند به طوري كه ‎MOE محاسبه شده براي اندازه‎گيري داخلي در مقايسه با اندازه‎گيري خارجي كمتر است.

رابطه فركانس ايگن براي هر نمونه نسبتاً نتايج عددي مناسبي را با ‎R² = 0.83 براي ‎MOE و ‎R² = 0.68 براي ‎MOR ارائه مي‎دهد. كاربرد مقدار متوسط هر نتيجه عددي در تخته‎ها نتايج بهتري را ارائه مي‎دهد. بهترين نتايج براي نمونه‎هاي آزمايشي در حالت بيروني ‎(R²= 0.88) و براي ‎MOR در حالت داخلي ‎(R² = 0.87) بدست مي‎آيند. اين مدلها نتايج بسيار دقيقي را براي مقاومت خمشي و مدول الاستيسيته ارائه مي‎دهد.

اندازه‎گيري فركانس خاص براي تعيين ‎MOR و ‎MOE در تخته‎هاي بزرگ كار دشواري است دامنه انعطاف‎پذيري فركانس خاص براي تخته‎هائي به طول 6 متر فقط چند هرتز است. فركانس طولي يك دامنه قابل قبول براي تخته‎هائي با اين اندازه را دارد، اما در وسط تخته يك نقطه برآمده دارد. به عبارت ديگر انحراف معيار خمشي زيادي در انتهاي آزمايش بوجود خواهد آمد. هم‎چنين اين مسئله مشكلاتي را در اين تحقيق به همراه خواهد داشت، به طوري كه فركانس خاص براي اندازه‎گيري با شرايط ناپايدار دچار مشكل مي‎شود.

احتمالات اين مسئله ناشي از حركتهاي عمودي در دريافت در انتهاي تخته است. اين جابجائي‎هاي عمودي افزايش مي‎يابند.

هم‎چنين ديگر مشكل موجود در تعداد تكرارها براي هر تخته با ظرفيت محدود است، چرا كه اندازه‎گيريها در حالت استقرار تخته انجام مي‎شوند. اين تكرارها نيز همان چيزها را با فركانس ايگن برآورد خواهند كرد كه واريانس خيلي كمي دارد. بدين معني كه تكرارهاي بيشتر نتايج بهتري را دربرنمي‎گيرد. اين تكرارها فقط جهت ايجاد اطمينان انجام مي‎شوند كه فركانس اندازه‎گيري شده پايدار باشد (يك مخلوطي از خمش و ارتعاشات پيچشي نه يك ارتعاش خالص خمشي) مناسب‎ترين سيستم براي كاربرد صنعتي احتمالاً تخته‎هائي با يك سر آزاد (مانند سيستمي كه ‎G reuble [3] فرض كرد) يا استفاده از امواج طولي در حين انتقال عرضي و يا روي تخته است.

اندازه‎گيري با چند سنسوريها با استفاده از مدلهاي چندمتغيري نتايج خيلي خوبي را با استفاده از فركانس ايگن و سرعت صوت ارائه مي‎دهد.

مدلهاي چندمتغيري معمولاً نتايج عددي بهتري را در مقايسه با مدلهاي معمولي ارائه مي‎دهند. در برخي حالات، تفاوتها كوچكي براي مدلهاي تعيين‎كننده ‎MOR با استفاده از تمام نمونه‎ها وجود دارند، دليل اين مطلب اين است كه برخي مدلهاي چندمتغيري، از متغيرهاي استفاده مي‎كنند كه تقريباً همان اثر را بر مدل و بنابراين ارتعاشات همان مدل دارند. اين مدلها ممكن است كه پايدارتر از مدلهاي معمولي براي تعيين مشاهدات جديدتر در مقايسه با مدلهاي رابطه معمولي باشد، اما بسيار مناسبترند. ‎Overfit بدين مفهوم است كه اين مدل از متغيرهاي خيلي بيشتري استفاده كند و با ترتيب آزمايش و بنابراين ارتعاشات تصادفي مدلها ‎(noise) مطابق شود. ‎Overfit يك مدل را مي‎توان با استفاده از ثبات عرضي ‎(SIMCA manual [23]) كنترل كرد كه قابليت تعيين عددي ‎(Q²) را ارائه مي‎دهد. يك ‎Q²  پائين‎ يك مدل ‎Overfit را نشان مي‎دهد.

بهترين نتايج براي اندازه‎گيري در جهت عمود بر محصول بدست مي‎آيند. دليل اين مسئله در شكل‎گيري تخته خرده چوب قرار دارد. مقدار كمي هم در جهت خرده چوبها در حالت موازي بر جهت تولي محصول بدليل حركت كيك خرده چوب در هنگام شكل‎گيري است. شكل‎گيري نيز موجب استحكام خرده‎چوبها در جهت توليد مي‎شود كه ممكن است به دنبال واريانس‎هاي سرعت صوت در بين و يا درون يك نمونه آزمايشي باشد. اين مطلب ممكن است كه مقادير عددي نامطلوبي را در جهت عمود بر جهت توليد ارائه دهد كه اين واريانس‎ها در مجموعه‎هائي كه يك اثر كمتر بر نتيجه مدل دارند را منجر شوند.

بهترين مدل معمولاً هم از روشها و هم از اندازه‎گيريها در هر دو جهت استفاده مي‎كند. اين احتمال براي كاربرد در خط توليد وجود ندارد. صرفاً اگر يك جهت براي تعيين مقدار بكار برده شود، بهترين نتايج براي اندازه‎گيري در جهت توليد عمودي ارائه مي‎شوند. اگر يك روش استفاده شود، ساده‎ترين روش، اندازه‎گيري به روش سرعت صوتي است. دلايل اصلي براي اين كار ملزومات فضاي لازم براي اين دستگاه آزمايشي و نصب آسان آن است. كاربرد روشهاي فركانس خاص بهتر و نتايج قابل قبول‎تر بدست مي‎آيند ولي انجام اين كار بدليل فضاي زياد موردنياز و ظرفيت پائين مشكل است.

روش صوتي نتايج مطلوبي را براي تعيين ‎MOE ‎(R² = 0.61) و ‎MOR ‎(R² = 0.68) ارائه مي‎دهد. بهترين مقادير در حالت موازي با محصول بدست مي‎آيند. نتايج عددي در هنگام استفاده از سرعت صوت عمود بر جهت توليد با ‎R² = 0.25 بد و نامطلوب بود. احتمالاً علت آن وجود مشكل در اندازه‎گيري سرعت صوت در نمونه‎هاي بزرگ بصورت دستي مي‎باشد. چون يك فرد اين اندازه‎گيريها را انجام مي‎دهد، دستيابي به يك كوپل همگن و مناسب بدليل اندازه نمونه‎ها مشكل بود. فاصله زياد بين دو انتها تعيين محل دقيق ترانسديوسر را مشكل مي‎كند و به يك فشار همگن مي‎رسد. نتايج اندازه‎گيريها بر روي نمونه‎هاي خمشي نشان داده‎اند كه نتايج معمولاً در جهت عمودي بهتر‎اند و مقادير آنها نتايج بهتري را ارائه مي‎دهد. هم‎چنين اين نتايج ممكن است كه اندازه نمونه‎هائي كه براي اندازه‎گيري با اين فركانس خيلي بزرگ باشند را مشخص مي‎كند.

اين مدلها نتايج بهتري را براي ‎(R² = 0.84) MOR و ‎MOE ‎(R² = 0.72) در مقايسه با مدلهاي معمولي ارائه مي‎دهند. اين مدلها شامل دانسيته متنوع، فركانس طول عمود بر جهت توليد و سرعت صوت موازي براي تعيين توليد هستند. سرعت صوتي عمود بر جهت توليد اهميت كمتري در اين مدل بدليل توان نامطلوب دارد و يا اصلاً محسوب نمي‎شود. شرايط اندازه‎گيري بهتر بايستي اهميت اين متغير را افزايش دهد و شايد به نتايج بهتري آن را هدايت كند.

از آنجائيكه نمونه‎ها به اندازه كافي انحراف خمش قابل توجهي دارند، جابجائي عمودي در دريافت انتهائي موجب بروز مشكلاتي در آزمايش فركانس ايگن مي‎گردد. اين حركتهاي عمودي در صورتي كه مقدار پائين همراه مشكل باشد و يا اگر نقطه تشديد صوت از مركز لبه تخته خارج شود، زياد مي‎شود. اين مسئله دستيابي به يك نسخه پايدار براي فركانس طولي را دچار مشكل مي‎كند. مدلهاي بدست آمده از اندازه‎گيريها بروي تخته‎هاي بزرگتر، روشهائي را نشان مي‎دهند كه نتايج مطلوبي را براي نمونه‎هاي بزرگتر ارائه مي‎دهند. اما تحقيقات جديد بايستي بر پايه اندازه واقعي تخته خرده چوب براي كنترل دقت و صحت روشها در كاربرد صنعتي باشد.

‎Testrob يك وسيله مناسبي را براي اندازه‎گيري چسبندگي داخلي در تخته‎هاي توليد شده، مهيا مي‎كند. نتايج براي مقاومت خمشي رابطه زيادي با نتايج آزمايش ‎DIN-EN ندارند. اين انتظار به دليل اينكه هر دو آزمايش تقريباً مشخص با يك تفاوت در پهناي تكيه‎گاه هستند، وجود ندارد.

اين احتمال براي اندازه‎گيري مقاومت خمشي موجب مي‎شود كه سنجش نامطلوبي از نيرو يا اندازه‎گيري جايگزيني در Testrob و يا در دستگاههاي آزمايشگاه بوجود آيد. دستگاه اندازه‎گيري جايگزيني در آزمايشگاه يك نمونه جديد براي اندازه‎گيري بود، بنابراين تفاوت خيلي كمي در روش ‎ Testrob وجود داشت. براي اندازه‎گيري نيرو، هر دو دستگاه مشكلاتي را در اندازه‎گيري دارند. ساير دلايل احتمالي شدت و اثر برش بدليل پهناي كم تكيه‎گاه (10 × ضخامت نمونه) در آزمايش ‎ Testrob و يا برش غيريكنواخت هستند. چون برنامه كامپيوتري از نمونه‎هائي با پهناي 50 ميلي‎متر در محاسبات استفاده مي‎كند، برش نامناسب ممكن است كه اگر پهنا زياد فرق مي‎كند،‌اثر بگذارد. محتمل‎ترين دليل اين است كه يك و يا هر دو دستگاه اشتباه محاسبه كنند. با يك محاسبه صحيح، ‎ Testrob نتايج مطلوبي را براي خمش بدست مي‎آورد.

نقص اصلي اين روش اين است كه معمولاً يك آزمايش درست نيم ساعت بعد از پرس و نتايج نهائي بعد از نيم ساعت بدست مي‎آيند. به عبارت ديگر يك نتيجه در مدت بيش از يك ساعت بعد از زمان توليد بدست مي‎آيد كه در اين زمان 140 تخته همزمان آزمايش مي‎شوند اين «نرخ نمونه‎گيري» در كنترل پائين است.

يك مسئله ديگر نيز در ارتباط با اندازه بزرگ تخته وجود دارد كه تخته در هنگام انجام آزمايش بريده مي‎شود، يعني اينكه هميشه نمي‎توان تخته‎ها را با اندازه مورد نظر بكار برد.

متعادلسازي ‎MOE ديناميك را براي هر دو روش افزايش مي‎دهد. اين افزايشس از ‎1/4 تا ‎2/6 درصد فرق مي‎كند. واقعيت اين است كه اين اختلاف در مقايسه با زمان بين پرس و آزمايش براي مر حله سفت شدن (علاوه بر سفت شدن بعد از خروج تخته از پرس) و خنك شدن، ناچيز است. اگر تخته‎ها بلافلاصله آزمايش شوند، تفاوت بيشتر خواهد بود. متعادلسازي نيز نتايج مطلوبتري را معمولاً (با يك ‎R²زياد) ارائه مي‎دهد (جدول ضميمه 2).

تأثير دما بر سرعت صوت در تخته خرده چوب به صورت خطي از دماي ‎°C20 تا ‎°C115 نشان داده شده است (جدول ضميمه 4) بدين مفهوم كه سنجش دما را مي‎توان به آساني در يك سيستم براي آزمايش‎هاي غيرمخرب با روش صوتي انجام داد. تأثير دما بر فركانس ايگن تحقيق و بررسي نشده است. فقط سيستم‎هاي مورد استفاده براي روش صوتي را مي‎توان براي تعيين صحت اختلاف دما سنجيد كه اين كار به سمت دقت بيشتر سيستم‎ هدايت مي‎شود.

كار پيشنهاد و اصلاحات در زمينه‎هاي زير را مي‎توان انجام داد:

اين پيشنهادها بايستي بتوانند احتمالات اندازه‎گيري پروفيل دانسيته با آناليز سرعت صوت را محاسبه كنند. اگر دانسيته اندازه‎گيري شده در هر لايه در تخته به عنوان يك متغير با سرعت پراكنش صوت بكار گرفته شود، مقادير عددي مناسبي را براي چسبندگي داخلي در هنگام كاربرد تحليل ‎PLS مي‎توان بدست آورد. دليل اين كار اين است كه اطلاعات افزوده دربارة دانسيته در وسط تخته خرده چوب كه معمولاً شكستگي ايجاد مي‎شود را پوشش مي‎دهد. هم‎چنين اين كار به سمت روشهائي براي كاربرد روش صوتي موازي با صفحه تخته هدايت مي‎گردد. دانسيته متوسط مورد استفاده در اين مطالعه يك ابزار خيلي ابتدائي است. به عنوان يك تناوب در اين ارتباط، يك سيستم تماس آزاد با روش فراصوتي و يا امواج ميكرووي بطور توأم براي اندازه‎گيري پروفيل دانسيته را مي‎توان تحقيق و بررسي كرد.

در يك چنين سيستمي، اطلاعات دانسيته با فركانس صوتي و آناليز شدت آن مي‎تواند نتايج مطلوبي را براي چسبندگي داخلي ارائه دهد.

مقالات در اين زمينه محدود بوده و به اوايل دهه 60 بازمي‎گردند. بخش اعظم اين مقالات شامل مقالاتي در مجله پژوهش چوب در آلمان با عنوان ‎Holz als Roh-Und werkstoff و ‎Holzporschunh und Holzverwertung است. مقالاتي در اين زمينه در اينترنت، كتابخانه محلي شهر زوريخ در ‎ETH و ‎LIBRIS است.

برخي از واژه‎هاي كليدي براي اين تحقيق ‎Prufung Uon Spanplatten، ‎Schallprufung، ‎Schallgeschwindigkeit، ‎Resonans frequenz، ‎Zerstorung sfreieprufung، آزمايشات غيرمخرب، تخته خرده چوب، روش رزونانس شكست، آزمايش فراصوتي بودند.

[1] Anonymons: Grindosonic-handbuch J.W.Lemmens

[2] ASTM standard C-1259 (1994): Standard Test Method for Dynamic Young’s Modulus, and Poisson’s Ratio for advanced eramics by Impulse Excitation of Vibration.

Annual book of ASTM standards 1994.

[3] D. Greuble (1994): Neue Ansatze zur Automatisierung in der Spanplattenindustrie: Zerstorungsfreie Messung des Biege-E-Moduls und des Schubmoduls durch Biegeschwingungen.

Europaischer Konferenz zur Zerstorungsfreien Prufung des Holzes, Sopron, Ungarn 21.-23.9.1994.

[4] D. Greubel, S. Wissing (1995): Zerstorungsfreie Messing des Biege-E-Moduls und des Schubmoduls von Spanplatten durch Biegeschwingungen.

Holz als Roh-und Werkstoff 53 (1995), pp. 29-37.

[5] R. Gorlacher (1984): Ein neues Messverfahren zur Bestimmung des E-moduls von Holz.

Holz als Roh-und Werkstoff 42 (1984), pp.212-222.

[6] D.W. Haines, J.M.Leban, C. Herbe (1995): Determination of Young’s modulus for spruce, fir and isotropic materials by the resoriance flexure method with comparsion to static flexure and other dynamic methods.

Article, unknown publishing journal pp.253-263.

[7]- L.Mehlhorn, D. Merkel (1989): Eine schnelle Methode zur automatischen Bestimmung des Biege-E-Moduls an Holzwerkstoffen.

Holz als Roh-und Werkstoff 44 (1989) pp.217-221.

[8] P.Niemz (1997): Bedienungsanleitung fur das Grindosonic-Messgerat.

Professur fur Holzwissenschaften, ETH Zurich.

[9] S. Spinner, W.E. Thefft (1961): A method for determining mechanical resonance frequencies and for calculating elastic moduli from these frequencies.

Proceedings ASTM vol. 61, (1961)

Ultrasound testing

[10] R. Altenburg: Optimierung der Produktion und Sicherung der Querzugfestigkeit durch Ultraschall.

GreCon

[11] A. Burmester (1967): Zusammenhang zwischen Schallgeschwindigkeit und morphologisch-anatomischen Eigenschaften des Holzes.

Holz als Roh-und Werkstoff 23 (1967), pp. 227-236.

[12] D. Greubel, B. Plinke (1995): Zerstorungsfreie Festigkeitnutersuchungen an Spanplatten mit Ultraschalltechniken.

Holz als Roh-und Werkstoff 53 (1995), pp. 193-200.

[13] J. Krautkramer, H. Krautkramer (1980): Werkstoffprufung mit Ultraschall.

Springer-Verlag Berlin.

[14] K. Kurse, F-W. Broker, A. Fruhwald (1996): Zusammenhang zwischen Querzugfestigkeit, Rohfichteprofil und Ultraschallgeschwindigkeit von Spanplatten.

Holz als Roh-und Eerkstoff 54 (1996), pp. 295-300.

[15] K. Kruse, F-W. Broker, A. Fruhwald (1996): Non-contact method to determine ultrasonic velocity of wood-based panels.

Proceedings 10. Symposium on Nondestructive Testing of Wood; Lausanne, 1996.

[16] P. Niemz (1996): Einflu  der Holzfeuchtigkeit auf fie Schallausbreitungsgeschwindigkeit und ausgewahlte elastomechanische Eigenschaften von Spanplatten und MDF.

Holzforschung und Holzverwertung 2.1996, pp.28-29.

[17] P. Niemz, H. Poplete (1996): Untersuchungen zur Anwendung der Schallgeschwindigkeitmessung fur die Ermittlung der elastomechanischen Eigenschaften von Spanplatten.

Holz als Roh-und Werkstoff 54 (1996), pp. 201-204.

[18] P. Niemz, L.J. Kucera, G. Bernatowicz (1997): Untersuchungen zur estimmung des E-moduls von MDF-Platten mittels Schallgeschwindigkeit-und Resonansfrequenzmessung.

Annuals of Warsaw Agricultural University – SGGW, Foresty and Wood Technology no. 48 (1997), pp. 123-129.

[19] P. Niemz, L.J. Kucera, E. Pohler (1997): Vergleichende Untersuchungen zur Bestimmung des dynamischen E-moduls mittels Schall-Laufzeit-und Resonansfrequenzmessung.

Holzforschung und Holzverwertung, Heft 5 (nov.1997), pp. 91-93.

Other references

[20] T.M. Maloney (1993): Modern Particleboard and dry-process Fibreboard manufacturing.

Miller Freeman, Inc. ISBN 0-87930-288-7.

[21] P. Niemz, S. Bauer (1991): Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften von Spanplatten, Teil 2.

Holzforschung und Holzverwertung 43 Jg. Heft 3 (Juni 1991), pp. 68-70.

[22] Martens, Naes (1989): Multivariate calibration

John Wiley & Sons. ISBN 0-471-930470-4

[23] Umetri (1998): SIMCA 7.0 – Users manual

Umetri AB,

[24] S. Wold (1987): Principal component analysis

Chemometrics and intelligent laboratory systems 2, pp. 37-52.

[25] P. Geladi, B.R. Kowalski (1986): Partial least squares regression: A tutorial.

Analytica Chimica Acta, 185 (1986) 1-17.

[26] A. Marlkund, K.B. Jauksson, U. Edlund, M. Sjostrom (1998): Prediction of strength parameters for softwood kraft pulp, multivariate data analysis based on physical and morphological parameters.

Nordic pulp and paper research vol. 13 no. 3/1998, pp. 211-219.

[27] C. Andresson (1997): PLS-modeller for sortering av friskkvisttimmer.

Master’s thesis, Lulea University of Technology, ISSN 1402-1617 ISRN: LTU-EX – 1997/338-SE.

 

نمونه‎هاي آزمايشي براي آزمايشات موازي با جهت توليد ‎A

نمونه‎هاي آزمايشي براي آزمايشات عمود با جهت توليد ‎P

تخته برداشته شده از بالاي پرس ‎H

تخته برداشته شده از پائين پرس ‎L

نتايج – مقادير متوسط براي تخته مورد آزمايش در هر جهت

نتايج – تخته‎هاي متعادلسازي نشده

نتايج – اندازه‎گيريهاي مقابل جهت توليد

نتايج – اندازه‎گيريها در طول جهت توليد

نتايج - چسبندگي داخلي

مدلهاي چندمتغيري براي تعيين مقادير چسبندگي داخلي در جدول 1 آورده شده‎اند. نتايج در جدول 2 آورده شده‎اند.

روابط چندمتغيري به شكل زير هستند:

‎y = c₀ + a₁ ´ x₁ + a₂ ´ x₂ + … + a_n ´ x_n

مدلهاي چندمتغيري براي تعيين ‎IB

متغيرهاي مشخص

‎IB                چسبندگي داخلي مشخص براي نمونه

‎IB_s               چسبندگي داخلي مشخص براي نمونه سمباده شده

‎IB_mean                    چسبندگي متوسط براي يك تخته

‎IB_means                   چسبندگي متوسط براي يك تخته سمباده شده

متغيرهاي مورد استفاده در مدلها:

‎                 دانسيته نمونه يا تخته

‎V                 سرعت صوت عمود بر تخته سمباده نشده ‎(m/s)

‎V_s                سرعت صوت عمود بر تخته سمباده شده ‎(m/s)

مدلهاي چند متغيري براي تعيين ‎MOR و ‎MOE براي تخته‎هاي بزرگ

متغيرهاي مشخص

‎MOR_mean        مدول گسيختگي با مقدار متوسط (مقاومت خمشي متوسط)‌ براي تخته

‎MOE_mean        مدول الاستيسيته با مقدارمتوسط (مدول يانگ) براي تخته

متغيرهاي مورد استفاده در مدلها

‎                 دانسيته نمونه يا تخته

‎T                 دماي تخته ‎(°C)

‎V_per               سرعت صوت عمود بر جهت توليد (m/s)

‎V_par               سرعت صوت موازي با جهت توليد ‎(m/s)

‎NFL             فركانس خاص طولي عمود بر جهت توليد ‎(HZ)

‎MOE EF     مدول الاستيسيته ديناميك محاسبه شده با فركانس طولي عمودي بر جهت توليد

‎MOE°us        مدول الاستيسيته ديناميك محاسبه شده با فركانس طولي موازي بر جهت توليد

‎MOE us        مدول الاستيسيته ديناميك محاسبه شده با سرعت صوتي موازي بر جهت توليد

مدلهاي چندمتغيري براي تعيين ‎MOR براي نمونه‎هاي خمشي.

مدلهاي مذكور از اندازه‎گيريهاي كل نمونه‎ها قبل از متعادلسازي ساخته مي‎شود.

متغير مشخص

‎MOR_mean        مدول گسيختگي (مقاومت خمشي)‌براي تخته

متغيرهاي مورد استفاده در مدلها

‎                 دانسيته نمونه يا تخته

‎V                 سرعت فراصوت در صفحه در لايه مياني ‎(m/s)

‎VFL             فركانس ايگن طولي عمود بر جهت توليد ‎(HZ)

‎MOE_NFL              مدول ديناميك الاستيسيته محاسبه شده با فركانس ايگن طولي عمود با جهت توليد

‎MOE_NF.               مدول ديناميك الاستيسيته محاسبه شده با سرعت فراصوت در جهت توليد

‎MOE_us                 مدول ديناميك الاستيسيته محاسبه شده با سرعت فراصوت عمود بر جهت توليد             

مدلهاي چندمتغيري براي تعيين ‎MOE براي نمونه‎هاي خمشي

مدلهاي مذكور از اندازه‎گيريهاي كل نمونه‎ها قبل از متعادلسازي ساخته مي‎شود.

متغير مشخص

‎MOE            مدول الاستيسيته (مدول يانگ) براي تخته

متغيرهاي مورد استفاده در مدلها:

‎                 دانسيته نمونه يا تخته

‎V                 سرعت فراصوت در صفحه در لايه مياني ‎(m/s)

‎MOE_NFL              مدول ديناميك الاستيسيته محاسبه شده با فركانس ايگن طولي عمود با جهت توليد

‎MOE_NF.               مدول ديناميك الاسيتسيه و محاسبه شده با سرعت فراصوت در جهت توليد

‎MOE_us          مدول ديناميك الاسيتسيته محاسبه شده با سرعت فراصوت عمود بر جهت توليد

از آنجائيكه دماي نمونه‎ها در هنگام انجام آزمايشات فرق كرده‎اند، يك تجربه جهت انجام آزمايش تأثير دما بر زمان پراكنش صوتي در نمونه‎هاي تخته خرده چوب انجام شد. آن، تأثير دما بر سرعت صوت است.

اين كار با 8 نمونه با رطوبت صفر درصد در 6 سطح دماي مختلف از ‎°C20 تا ‎ ‎°C115 انجام شد.

زمان پراكنش صوتي براي هر نمونه در شش سطح دمائي اندازه‎گيري شد از اين مطالب و طول تطبيقي، سرعت صوت محاسبه شد. نتايج در جدول زير آورده شده‎اند. (تمام سرعت‎ها برحسب ‎m/s):

اين مقادير يك رابطه خطي مناسب بين دما و سرعت صوت در تخته خرده چوب ‎R² = 0.996 نشان مي‎دهند. نتيجه در شكل 1 نشان داده مي‎شود.

سرعت امواج صوتي در تخته خرده چوب يك انحراف معيار خطي را با افزايش دما در تخته در دامنه حرارتي ‎ ‎°C20 تا ‎ ‎°C115 نشان مي‎دهد. بدين مفهوم كه سنجش دما را مي‎توان به آساني انجام داد. ممكن است كه مشكلاتي با اثرات سفت شدن چسب در صورتي كه تخته‎ها بلافاصله پس از پرس آزمايش شوند،‌ ايجاد گردد.

در اين ضميمه لغات و واژه‎هائي كه در اين پايان‎نامه بكار رفته‎اند توضيح داده مي‎شوند.

‎Cross – Validation: در ساخت مدلهاي ‎N از روي داده‎ها، در هر زماني كه با يك قسمت در شمال با ايجاد يك آرايش آزمايش انجام مي‎شود. هر مدلي براساس مشاهدات در حين ساخت مدل آزمايش مي‎شود هنگام كاربرد نرم‎افزار ‎SIMCA، نتايج بصورت ‎Q² بيان مي‎شوند.

‎Eigen frequency: فركانس يك ارتعاش نامحدود و آزاد در يك نمونه بدون تأثير نيروهاي خارجي و محدودكننده است. ‎(EF يا ‎ بصورت خلاصه در جدول آمده‎اند.)

‎Flexural vibration: ارتعاش خمشي

‎IB: چسبندگي داخلي، نيروي كششي عمود بر صفحه تخته

‎MOE: مدول الاسيتسيته، مدول يانگ، سختي يك نمونه

‎MOR: مدول گسيختگي، مقاومت خمشي

‎Non – destructive testing: آزمايشي كه تأثيري بر ويژگيهاي نمونه مورد آزمايش نمي‎گذارد.

‎R²: عدد اعشاري واريانس در اطلاعات توضيح داده شده توسط يك مدل.

‎Q²: يك اندازه از قابليت مدل جهت تعيين مشاهدات مانند اينكه مشاهدات در يك مدل ساخته شده نباشند.

Transfucer: يك سيستم جهت حل و فصل امواج صوتي در يك نمونه آزمايشي در اين حالت به عنوان يك ترنسميتر و دريافتگر سيگنال عمل مي‎كند.

‎Ultra sound: امواج صوتي با فركانس بالاتر از 20 كيلوهرتز (us‎ نيز گاهي به صورت اختصاري در جداول بكار مي‎رود).

اندازه‎گيري زمان سرعت صوت عمود بر تخته 5 بار در هر نمونه در محلهاي مشخص شده در شكل 1 انجام مي‎شود. بعد از سمباده‎زني، زمان جريان صوت مجدداً‌ يكباره ديگر درنقطه پنجم (در وسط نمونه) انجام مي‎شود. مقدار متوسط هر پنج نقطه در محاسبات استفاده مي‎شود.

در توليد منظم، آزمايش تخته‎ها را مي‎توان مستقيماً‌ پس از عبور از سردكن براي مقاصد كنترل فرآيند برش داد. تخته‎هاي آزمايشي براي اين آزمايش به اين جا آورده مي‎شوند و مقادير اندازه‎گيري آنها را با نقاط محدود با اره مشخص مي‎كنند. قبل از اينكه تخته مذكور تحت كنترل كيفي قرار گيرد نمونه‎هاي آزمايشي براي آزمايشات مختلف از آن بريده مي‎شوند. كل تخته آزمايش مي‎شود. اين كار در صورتي كه روشهاي مدنظر بر روي تكه‎هاي بزرگتر تخته خرده چوب باشد انجام مي‎شود. محلهاي آزمايش در شكل 2 بروي تخته خرده چوب نشان داده مي‎شود.

آزمايش فركانس طولي براي اين نمونه‎ها استفاده مي‎شود. تكيه‎گاه ‎cm4 پهنا و ‎cm2 ضخامت دارد. سوزن پيزو در مقابل لبه تخته در محل مشخص در شكل 2 قرار دارد و ارتعاشات طولي با يك چكش سبك توليد مي‎شوند.

هر تخته‎اي مطابق يك طرح آزمايشي، آزموده مي‎شود. روش آزمايشي ذيلاً مر حله به مرحله مشروح است:

1- بريدن تخته مورد آزمايش مطابق طرح آزمايش ضميمه 1.

2- برش قطعاتي با پهناي ‎mm50/4 براي آزمايش ‎testrob

3- برش نمونه‎هاي رطوبتي در آزمايشگاه در محيط خلأ

4- آزمايش كل تخته در آزمايشگاه (دانسيته، دما، فركانس طولي، سرعت صوتي عمودي و موازي با جهت توليد)

5- برش نمونه‎هاي آزمايشي (دانسيته، نمونه‎هاي خمشي عمودي و موازي، چسبندگي داخلي)

6- آزمايش نمونه‎هاي خمشي (دانسيته، دما، فركانس خاص انعطاف‎پذير، سرعت صوت داخلي) در جهت عمودي و موازي با جهت توليد

7- آزمايش ‎testrob با نمونه‎هاي معادل‎سازي نشده

8- تعيين رطوبت نسبي در نيمي از نمونه‎هاي متعادل‎سازي شده

9- تعيين دانسيته بروي نمونه‎هاي دانسيته

10- تعيين دانسيته خشك و رطوبت نسبي

11- متعادل‎سازي، هفت روز در دماي ‎ ‎°C25 و رطوبت تعادل 55%

12- آزمايش نمونه‎هاي خمشي (دانسيته، دما، فركانس خاص انعطاف‎پذير، سرعت صوتي داخلي) در جهت عمودي و موازي با جهت توليد

13- آزمايش استاندارد ‎DIN-310 براي مدول يانگ و مقاومت خمشي در دستگاه آزمايش

14- تعيين رطوبت نسبي نمونه‎هاي خمشي (روش وزن خشك)

15- آزمايش نمونه‎هاي چسبندگي داخلي (زمان پراكنش صوتي، دانسيته)

16- سمباده‎زني نمونه‎هاي چسبندگي داخلي

17- آزمايش نمونه‎هاي چسبندگي داخي سمباده شده (زمان پراكنش صوتي، دانسيته)

18- آزمايش ‎DIN-319 – چسبندگي داخلي

19- آزمايش ‎testrob براي نمونه‎هاي متعادلسازي شده

20- تعيين رطوبت نسبي در نمونه‎هاي متعادلسازي شده با رطوبت نسبي

از آنجائيكه زمان نقش مهمي را به عنوان عامل مؤثر بر متعادلسازي دارد لذا تعيين زمان بين پرس و انجام آزمايش مهم است. زمان نرمال از لحظه پرس تا آزمايش براي هر عمل در شكل 1 نشان داده شده است. زمان دوره‎اي بستگي به فاصله بين اطلاق توليد و آزمايشگاه دارد. چون همه آزمايش‎ها توسط يك نفر انجام مي‎شود. آزمايش‎ها زمان كافي دارند. آزمايشات بعد از متعادلسازي با زمانهاي مختلف اثر ندارند زيرا تخته‎ها تقريباً با رطوبت نسبي متعادل شده‎اند و در كل سفت شده‎اند.