林业科学

作者：王忠铖,杨娜*

单位：北京交通大学土木建筑工程学院 结构风工程与城市风环境北京市重点实验室 北京 100044

关键词：木材,Gerhards模型,长期寿命预测,适用性分析,区间模型

基金：国家自然科学基金面上项目(51778045);国家自然科学基金面上项目(51878034);高等学校学科创新引智计划(B13002)

目的: 分析木材长期寿命预测中常用Gerhards模型的适用性，探讨参数选取对不同加载工况下模型预测结果的影响，同时针对木材寿命预测中预测值大于真实值的问题，提出一种基于Gerhards模型的区间预测模型分析方法，为进一步提高木材长期寿命预测精度提供理论依据。方法: 首先对Gerhards模型进行理论推导，明确木材破坏时间与线性加载速度或恒定应力水平的关系; 然后对比文献中针叶木材受荷试验数据真实值与8组Gerhards模型预测值，分析各模型对不同受荷形式下木材寿命预测结果的优劣; 最后针对木材寿命预测中预测值大于真实值的问题，提出一种基于Gerhards模型的区间预测模型分析方法。结果: 基于Gerhards模型预测线性加载工况下木材寿命时，各模型预测值较为接近，且与试验值偏差较小; 预测恒定加载工况下木材寿命时，各模型预测值间差别较大，且个别模型预测值与试验值差异极大。当木材试样为承受恒定应力水平介于60%~95%的北美花旗松时，建议采用Gerhards模型6进行寿命预测; 当木材试样为承受恒定应力水平介于55%~105%的欧洲云杉时，建议采用Gerhards模型7进行寿命预测; 当木材试样承受恒定应力水平小于50%时，建议采用Gerhards模型1进行寿命预测。预测模型所用数据加载工况与被预测对象受荷工况之间的差异对模型预测精度影响极大。相比传统预测模型，区间预测模型能够更完整地反映试验数据分布特征，且基于试验数据分位数拟合的预测模型较基于T分布假设拟合的预测模型涵盖更多试验数据点。结论: 分析Gerhards模型在木材长期寿命预测中的适用性十分必要，当预测模型所用数据加载工况与被预测对象受荷工况相似时，模型具有较好预测效果。本研究提出的分位数模型分析方法能够使绝大多数试验数据点落在区间模型内，可为提高木材长期寿命预测精度提供理论依据。

来源：2021年第12期

《林业科学》期刊编辑部

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