《木材力學(xué)性質(zhì)》ppt課件

1、第第 6 章章 木材力學(xué)性質(zhì)木材力學(xué)性質(zhì)木材力學(xué)性質(zhì)：木材力學(xué)性質(zhì)： 木材在外力作用下木材在外力作用下, ,在變形和破壞方面所表現(xiàn)出來(lái)在變形和破壞方面所表現(xiàn)出來(lái) 的性質(zhì)。的性質(zhì)。 木材的力學(xué)性質(zhì)主要包括：木材的力學(xué)性質(zhì)主要包括： 彈性、塑性、蠕變、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、彈性、塑性、蠕變、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、 抗剪強(qiáng)度、沖擊韌性、抗劈力、抗扭強(qiáng)度、硬度和耐抗剪強(qiáng)度、沖擊韌性、抗劈力、抗扭強(qiáng)度、硬度和耐 磨性等。磨性等。木材力學(xué)性質(zhì)的各向異性木材力學(xué)性質(zhì)的各向異性 資料力學(xué)的根本假資料力學(xué)的根本假設(shè)設(shè) 與普通鋼材、混凝土及石材等資料不同，木材屬生物與普通鋼材、混凝土及石材等資料不

2、同，木材屬生物 資料，其構(gòu)造的各向異性導(dǎo)致其力學(xué)性質(zhì)的各向異性。資料，其構(gòu)造的各向異性導(dǎo)致其力學(xué)性質(zhì)的各向異性。 因此，木材力學(xué)性質(zhì)目的有順紋、橫紋、徑向、弦向因此，木材力學(xué)性質(zhì)目的有順紋、橫紋、徑向、弦向 之分。之分。學(xué)習(xí)木材力學(xué)性質(zhì)的意義學(xué)習(xí)木材力學(xué)性質(zhì)的意義 掌握木材的特性，合理選才、用材。掌握木材的特性，合理選才、用材。學(xué)習(xí)難點(diǎn)學(xué)習(xí)難點(diǎn) 木材力學(xué)性質(zhì)根本概念的了解、木材力學(xué)性木材力學(xué)性質(zhì)根本概念的了解、木材力學(xué)性 質(zhì)特點(diǎn)及其影響要素。質(zhì)特點(diǎn)及其影響要素。本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 掌握木材主要力學(xué)性質(zhì)的種類(lèi)、受力方式及掌握木材主要力學(xué)性質(zhì)的種類(lèi)、受力方式及 其測(cè)定方法。其測(cè)定方法。 木材允許應(yīng)力

3、確實(shí)定。木材允許應(yīng)力確實(shí)定。 6.1 木材力學(xué)根底實(shí)際與特點(diǎn)木材力學(xué)根底實(shí)際與特點(diǎn) 6.1.1 應(yīng)力與應(yīng)變應(yīng)力與應(yīng)變 應(yīng)力：分布內(nèi)力的集度應(yīng)力：分布內(nèi)力的集度Nm26.1.1.1 應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力的根本類(lèi)型：拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪應(yīng)力應(yīng)力的根本類(lèi)型：拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪應(yīng)力u拉應(yīng)力拉應(yīng)力=P/Au壓應(yīng)力壓應(yīng)力=-P/Au剪應(yīng)力剪應(yīng)力=P/AQ 6.1.1.2 應(yīng)變應(yīng)變 6.1.1.3 應(yīng)力、應(yīng)變應(yīng)力、應(yīng)變 的關(guān)系的關(guān)系=L / L在彈性范圍內(nèi)，有在彈性范圍內(nèi)，有LLP引入的比例常數(shù)引入的比例常數(shù) E 式中：式中：E 拉壓彈性模量，與資料有關(guān)，由拉壓彈性模量，與資料有關(guān)，由 實(shí)驗(yàn)獲得，是資料的剛性目的。實(shí)

4、驗(yàn)獲得，是資料的剛性目的。= E (胡克胡克定理定理)實(shí)驗(yàn)闡明實(shí)驗(yàn)闡明: 木材的抗壓、抗拉及抗彎時(shí)的木材的抗壓、抗拉及抗彎時(shí)的 E 值值 大大 致相等。致相等。 6.1. 2 比例極限、彈性變形、永久變形比例極限、彈性變形、永久變形實(shí)驗(yàn)闡明實(shí)驗(yàn)闡明: 木材抗壓比例木材抗壓比例 極限極限P 比抗比抗 拉時(shí)小得多。拉時(shí)小得多。1比例極限比例極限P 比例極限工程意比例極限工程意義義2彈性變形彈性變形3永久變形永久變形 6.1. 3 剛度、脆性、韌性和塑性剛度、脆性、韌性和塑性 木材具有較高的剛度密度比，故可用于建筑資料。1剛度剛度資料抵抗變形的才干資料抵抗變形的才干 2脆性脆性資料在破壞之前無(wú)明顯變

5、形的資料在破壞之前無(wú)明顯變形的 性質(zhì)。性質(zhì)。 木材的脆性與樹(shù)種、生長(zhǎng)環(huán)境、遺傳、生長(zhǎng) 應(yīng)力、缺陷和腐朽有關(guān)。 脆性大的木材，一脆性大的木材，一 般質(zhì)量較輕，纖般質(zhì)量較輕，纖維維 素的含量低。素的含量低。 生長(zhǎng)輪特別寬的針葉樹(shù)材及生長(zhǎng)輪特別窄的生長(zhǎng)輪特別寬的針葉樹(shù)材及生長(zhǎng)輪特別窄的 闊葉樹(shù)材易構(gòu)成脆性木材。闊葉樹(shù)材易構(gòu)成脆性木材。3韌性韌性資料抵抗沖擊的才干資料抵抗沖擊的才干KJm2 韌性大的木材抗沖擊才干強(qiáng)，抗劈性也強(qiáng)。所以工程中用木材的抗沖擊性和抗劈性來(lái)表示木材的韌性。4塑性塑性資料所具有的堅(jiān)持不可恢復(fù)的變形資料所具有的堅(jiān)持不可恢復(fù)的變形 的性質(zhì)。的性質(zhì)。l木材屬于非完全彈性資料，僅在一定范

6、圍內(nèi)具有木材屬于非完全彈性資料，僅在一定范圍內(nèi)具有彈性，超越此范圍后，木材即產(chǎn)生塑性變形。彈性，超越此范圍后，木材即產(chǎn)生塑性變形。l木材的塑性與樹(shù)種、樹(shù)齡、溫度、含水率有關(guān)。木材的塑性與樹(shù)種、樹(shù)齡、溫度、含水率有關(guān)。普通地，木材的塑性隨溫度及含水率的升高而增普通地，木材的塑性隨溫度及含水率的升高而增大。木材的主要成分大。木材的主要成分l木材塑性的工程運(yùn)用木材塑性的工程運(yùn)用6.1.4 木材的粘彈性木材的粘彈性6.1.4.1 彈性固體與粘性流體的變形特性彈性固體與粘性流體的變形特性1彈性固體彈性固體 具有確定的外形，變形只與外力有關(guān)，與時(shí)間無(wú)關(guān)。卸除外力后，變形消逝，恢復(fù)原形。2粘性流體粘性流體

7、無(wú)確定的外形，取決于容器。變形除與外力有關(guān)外還與時(shí)間有關(guān)，產(chǎn)生不可逆的流動(dòng)變形。6.1.4.2 木材的粘彈性木材的粘彈性 木材為生物高分子資料，具有彈性固體和粘性流體的特性。同時(shí)具有彈性和粘性?xún)煞N不同機(jī)制的變形。表達(dá)著彈性固體和流體的綜合特性。木材的這種特性稱(chēng)為木材的粘彈性。如蠕變及松弛。1木材蠕變木材蠕變 木材蠕變木材在恒應(yīng)力下其變形隨時(shí)間的添加 而增大的景象。木材蠕變過(guò)程的三種變形：木材蠕變過(guò)程的三種變形：瞬時(shí)彈性變形服從胡克定理瞬時(shí)彈性變形服從胡克定理彈性滯后變形粘彈性纖維素彈性滯后變形粘彈性纖維素分子鏈的卷曲或伸展所致。分子鏈的卷曲或伸展所致。塑性變形塑性纖維素分子鏈間的相對(duì)滑動(dòng)所致。

8、塑性變形塑性纖維素分子鏈間的相對(duì)滑動(dòng)所致。2木材松弛景象木材松弛景象l有蠕變必有松弛，有蠕變必有松弛，反之亦然。反之亦然。l蠕變及松弛與木材的樹(shù)種蠕變及松弛與木材的樹(shù)種密度有關(guān)，還與溫度密度有關(guān)，還與溫度及含水率有關(guān)。及含水率有關(guān)。3蠕變與松弛對(duì)工程的影響蠕變與松弛對(duì)工程的影響 木材松弛木材在恒應(yīng)變下應(yīng)力隨時(shí)間的增長(zhǎng) 而減小的景象。4木材蠕變特性研討簡(jiǎn)介木材蠕變特性研討簡(jiǎn)介 木材的蠕變特性曲線是一木材的蠕變特性曲線是一 粘彈性曲線。粘彈性曲線。 木材的蠕變變形由三個(gè)部木材的蠕變變形由三個(gè)部 分組成：分組成：NoImage0)()(ttJ第一部分第一部分 是由木材內(nèi)部高度結(jié)晶的微纖絲構(gòu)架而引起的

9、是由木材內(nèi)部高度結(jié)晶的微纖絲構(gòu)架而引起的 彈性變形，這種變形是瞬間完成；彈性變形，這種變形是瞬間完成；4木材蠕變特性研討簡(jiǎn)介木材蠕變特性研討簡(jiǎn)介第二部分是鏈段的伸展而第二部分是鏈段的伸展而 引起的延遲彈性引起的延遲彈性 變形，這種變形變形，這種變形 是隨時(shí)間而變化是隨時(shí)間而變化 的；的；第三部分是高分子的相第三部分是高分子的相 互滑移引起的互滑移引起的 粘性流動(dòng)。粘性流動(dòng)。 ， 力學(xué)模型力學(xué)模型， 根據(jù)流變學(xué)實(shí)際，其任一瞬時(shí)的蠕變?nèi)崃扛鶕?jù)流變學(xué)實(shí)際，其任一瞬時(shí)的蠕變?nèi)崃縅t為：為：)1 ()(/100iztniieJtJtJ 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型5.1.5 木材力學(xué)性質(zhì)的特點(diǎn)木材力學(xué)性質(zhì)的特點(diǎn) o

10、5.1.5.1 木材性質(zhì)的層次性木材性質(zhì)的層次性o針葉材闊葉樹(shù)層次狀明顯，木材橫切面上可以針葉材闊葉樹(shù)層次狀明顯，木材橫切面上可以見(jiàn)到致密的晚材與組織疏松的早材構(gòu)成年輪而見(jiàn)到致密的晚材與組織疏松的早材構(gòu)成年輪而成同心園狀。徑切面上早晚材交替為平行的條成同心園狀。徑切面上早晚材交替為平行的條紋；弦切面上那么交替為紋；弦切面上那么交替為“V形花紋；木材力形花紋；木材力學(xué)性能各輪多少有點(diǎn)差別。學(xué)性能各輪多少有點(diǎn)差別。 o5.1.5.2 多孔性多孔性o木材主要是細(xì)胞組成，微觀構(gòu)造上橫切面所察木材主要是細(xì)胞組成，微觀構(gòu)造上橫切面所察看到細(xì)胞斷面為孔眼；徑切面、弦切面上為中看到細(xì)胞斷面為孔眼；徑切面、弦切

11、面上為中空管狀，及細(xì)胞壁上紋孔等；宏觀構(gòu)造上，導(dǎo)空管狀，及細(xì)胞壁上紋孔等；宏觀構(gòu)造上，導(dǎo)管分子孔狀構(gòu)造等。管分子孔狀構(gòu)造等。 5.1.5.3 木材力學(xué)性質(zhì)各向異性木材力學(xué)性質(zhì)各向異性o前述木材物理性質(zhì)干縮性、熱、電、聲學(xué)等構(gòu)造性質(zhì)各向異性，前述木材物理性質(zhì)干縮性、熱、電、聲學(xué)等構(gòu)造性質(zhì)各向異性，同樣木材力學(xué)性質(zhì)亦存在著各向異性。木材大多數(shù)細(xì)胞軸向陳列，僅同樣木材力學(xué)性質(zhì)亦存在著各向異性。木材大多數(shù)細(xì)胞軸向陳列，僅少量木射線徑向陳列。木材為中空的管狀細(xì)胞組成，其各個(gè)方向施加少量木射線徑向陳列。木材為中空的管狀細(xì)胞組成，其各個(gè)方向施加外力，木材破壞時(shí)產(chǎn)生的極限應(yīng)力不同。例如順紋抗拉強(qiáng)度可達(dá)外力，木

12、材破壞時(shí)產(chǎn)生的極限應(yīng)力不同。例如順紋抗拉強(qiáng)度可達(dá)120.0-150.0Mpa，而橫紋抗拉強(qiáng)度僅，而橫紋抗拉強(qiáng)度僅3.0-5.0Mpa(C-H,H-O)，這主要與其組成分子的價(jià)鍵不同所致。軸向纖維素鏈狀分子是以這主要與其組成分子的價(jià)鍵不同所致。軸向纖維素鏈狀分子是以C-C、 C-O鍵銜接，而橫向纖維素鏈狀分子是以鍵銜接，而橫向纖維素鏈狀分子是以C-H、H-O銜接，二者價(jià)鍵銜接，二者價(jià)鍵的能量差別很大。的能量差別很大。5.1.5.4 木材的親濕性木材的親濕性o前述纖維飽和點(diǎn)是材性變化轉(zhuǎn)機(jī)點(diǎn)，木材含水前述纖維飽和點(diǎn)是材性變化轉(zhuǎn)機(jī)點(diǎn)，木材含水率在纖維飽和點(diǎn)以下時(shí)，如木材中纖維素和半率在纖維飽和點(diǎn)以下時(shí)

13、，如木材中纖維素和半纖維素分子上游離羥基吸收空氣中水分子，會(huì)纖維素分子上游離羥基吸收空氣中水分子，會(huì)使木材體積、密度發(fā)生變化，從而導(dǎo)致木材強(qiáng)使木材體積、密度發(fā)生變化，從而導(dǎo)致木材強(qiáng)度發(fā)生變化。度發(fā)生變化。 5.1.5.5 木材力學(xué)性量變異性木材力學(xué)性量變異性o不同樹(shù)種不同樹(shù)種,木材力學(xué)性質(zhì)不同。同一樹(shù)種，不同木材力學(xué)性質(zhì)不同。同一樹(shù)種，不同部位不同力學(xué)性質(zhì)不同部位不同力學(xué)性質(zhì)不同.同一樹(shù)種同一樹(shù)種,生長(zhǎng)條件不同生長(zhǎng)條件不同力學(xué)性質(zhì)不同；同時(shí)木材各種缺隙如節(jié)子，紋力學(xué)性質(zhì)不同；同時(shí)木材各種缺隙如節(jié)子，紋理、腐朽等都會(huì)影響木材力學(xué)性能。理、腐朽等都會(huì)影響木材力學(xué)性能。5.2 木材主要力學(xué)性質(zhì)測(cè)定原

14、理與方法木材主要力學(xué)性質(zhì)測(cè)定原理與方法 o木材力學(xué)性質(zhì)研討，適及到力學(xué)種類(lèi)、受力方木材力學(xué)性質(zhì)研討，適及到力學(xué)種類(lèi)、受力方向、靜力荷載與動(dòng)力荷載以及加工工藝等。木向、靜力荷載與動(dòng)力荷載以及加工工藝等。木材的強(qiáng)度象其它資料一樣，可分為抗拉、抗壓、材的強(qiáng)度象其它資料一樣，可分為抗拉、抗壓、抗剪、抗彎、抗扭、抗劈、耐磨性、抗沖擊和抗剪、抗彎、抗扭、抗劈、耐磨性、抗沖擊和硬度等。木材是非均質(zhì)性的各向異性資料，其硬度等。木材是非均質(zhì)性的各向異性資料，其縱向、徑向和弦向三個(gè)方向力學(xué)強(qiáng)度具有明顯縱向、徑向和弦向三個(gè)方向力學(xué)強(qiáng)度具有明顯的差別。木材主要力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定主要采用靜的差別。木材主要力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定主要

15、采用靜力荷載進(jìn)展。力荷載進(jìn)展。 5.2.1 木材的抗拉強(qiáng)度木材的抗拉強(qiáng)度 o木材順紋抗拉強(qiáng)度，是指木材沿紋理方向接受拉力荷載木材順紋抗拉強(qiáng)度，是指木材沿紋理方向接受拉力荷載的最大才干。木材的順紋抗拉強(qiáng)度較大，各種木材平均的最大才干。木材的順紋抗拉強(qiáng)度較大，各種木材平均約為約為117.7147.1MPa，為順紋抗壓強(qiáng)度的，為順紋抗壓強(qiáng)度的23倍。倍。木材在運(yùn)用中很少出現(xiàn)因被拉斷而破壞。木材在運(yùn)用中很少出現(xiàn)因被拉斷而破壞。o木材順紋拉伸破壞主要是縱向撕裂粗微纖絲和微纖絲間木材順紋拉伸破壞主要是縱向撕裂粗微纖絲和微纖絲間的剪切。微纖絲縱向的的剪切。微纖絲縱向的C-C、C-O鍵結(jié)合非常結(jié)實(shí)，所鍵結(jié)合非

16、常結(jié)實(shí)，所以順拉破壞時(shí)的變形很小，通常應(yīng)變值小于以順拉破壞時(shí)的變形很小，通常應(yīng)變值小于13，而強(qiáng)度值卻很高。而強(qiáng)度值卻很高。 木材順紋抗拉力學(xué)試樣及其受力方向木材順紋抗拉力學(xué)試樣及其受力方向 實(shí)驗(yàn)時(shí)采用附有自動(dòng)對(duì)直和拉緊夾具的實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)展，實(shí)驗(yàn)以均勻速度加荷，在實(shí)驗(yàn)時(shí)采用附有自動(dòng)對(duì)直和拉緊夾具的實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)展，實(shí)驗(yàn)以均勻速度加荷，在1.5-2.0分鐘內(nèi)使試樣破壞。順紋抗拉強(qiáng)度按下式計(jì)算。分鐘內(nèi)使試樣破壞。順紋抗拉強(qiáng)度按下式計(jì)算。wP/a.b式中：式中：P最大荷載最大荷載,N；a，b一試樣任務(wù)部位橫斷面一試樣任務(wù)部位橫斷面(cm2)；W一實(shí)驗(yàn)時(shí)的木材含水率一實(shí)驗(yàn)時(shí)的木材含水率()。 5.2.1.2 橫

17、紋抗拉強(qiáng)度橫紋抗拉強(qiáng)度 木材橫紋抗拉試樣及其受力方向木材橫紋抗拉試樣及其受力方向 木材的橫紋拉力比順紋拉力低得多，普通只需順木材的橫紋拉力比順紋拉力低得多，普通只需順紋拉力的紋拉力的l/301/40。由于木材徑向受拉時(shí)，除。由于木材徑向受拉時(shí)，除木射線細(xì)胞的微纖絲受軸向拉伸外，其他細(xì)胞的木射線細(xì)胞的微纖絲受軸向拉伸外，其他細(xì)胞的微纖絲都受垂直方向的拉伸；橫紋方向微纖絲上微纖絲都受垂直方向的拉伸；橫紋方向微纖絲上纖維素鏈間是以氫鍵纖維素鏈間是以氫鍵-OH接合的，這種鍵的接合的，這種鍵的能量比木材纖維素縱向分子間能量比木材纖維素縱向分子間C-C、C-O鍵接合鍵接合的能量要小得多。此外，橫紋拉力實(shí)驗(yàn)

18、時(shí)，應(yīng)力的能量要小得多。此外，橫紋拉力實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)力不易均勻分布在整個(gè)受拉上，往往先在一側(cè)被拉不易均勻分布在整個(gè)受拉上，往往先在一側(cè)被拉劈，然后擴(kuò)展到整個(gè)斷面而破壞，并非真正橫紋劈，然后擴(kuò)展到整個(gè)斷面而破壞，并非真正橫紋抗拉強(qiáng)度?？估瓘?qiáng)度。5.2.2 木材的抗壓強(qiáng)度木材的抗壓強(qiáng)度 o5.2.2.1 順紋抗壓強(qiáng)度順紋抗壓強(qiáng)度 o木材順紋抗壓強(qiáng)度是指木材沿紋理方向接受壓力荷載的木材順紋抗壓強(qiáng)度是指木材沿紋理方向接受壓力荷載的最大才干，主要用于誘導(dǎo)構(gòu)造材和建筑材的榫接合類(lèi)似最大才干，主要用于誘導(dǎo)構(gòu)造材和建筑材的榫接合類(lèi)似用途的允許任務(wù)應(yīng)力計(jì)算和柱材的選擇等，如木構(gòu)造支用途的允許任務(wù)應(yīng)力計(jì)算和柱材的選擇

19、等，如木構(gòu)造支柱、礦柱和家具中的腿構(gòu)件所接受的壓力。柱、礦柱和家具中的腿構(gòu)件所接受的壓力。o木柱有長(zhǎng)柱與短柱之分。當(dāng)長(zhǎng)度與最小斷面的直徑之比木柱有長(zhǎng)柱與短柱之分。當(dāng)長(zhǎng)度與最小斷面的直徑之比小于小于11或等于或等于11時(shí)為短柱，大于時(shí)為短柱，大于11時(shí)為長(zhǎng)柱，長(zhǎng)柱時(shí)為長(zhǎng)柱，長(zhǎng)柱亦稱(chēng)歐拉柱。長(zhǎng)柱以資料剛度為主要要素，受壓不穩(wěn)定，亦稱(chēng)歐拉柱。長(zhǎng)柱以資料剛度為主要要素，受壓不穩(wěn)定，其破壞不是單純的壓力所致，而是縱向上會(huì)發(fā)生彎曲、其破壞不是單純的壓力所致，而是縱向上會(huì)發(fā)生彎曲、產(chǎn)生扭矩，最后導(dǎo)致破壞，它已不屬于順紋抗壓的范疇。產(chǎn)生扭矩，最后導(dǎo)致破壞，它已不屬于順紋抗壓的范疇。1順紋抗壓強(qiáng)度的測(cè)定順紋抗壓

20、強(qiáng)度的測(cè)定o我國(guó)國(guó)家規(guī)范我國(guó)國(guó)家規(guī)范GB 1927-1943-91規(guī)定，只測(cè)定短柱的最大抗壓強(qiáng)度。其試樣尺寸為規(guī)定，只測(cè)定短柱的最大抗壓強(qiáng)度。其試樣尺寸為202030mm，長(zhǎng)度平行于木材紋理；長(zhǎng)度平行于木材紋理；wP/a bo12w1+0.05(W-12)o式中：式中：P破壞荷載，破壞荷載，N；oa，b試樣斷面尺寸，試樣斷面尺寸，mm；oW實(shí)驗(yàn)時(shí)的木材含水率實(shí)驗(yàn)時(shí)的木材含水率()；ow、12木材氣干形狀、規(guī)范含水率木材氣干形狀、規(guī)范含水率12%時(shí)的強(qiáng)度，時(shí)的強(qiáng)度，Mpa。o我國(guó)木材順壓強(qiáng)度的平均值約為我國(guó)木材順壓強(qiáng)度的平均值約為45Mpa；順壓比例極限與強(qiáng)度的比；順壓比例極限與強(qiáng)度的比值約為值

21、約為0.7，針葉樹(shù)材該比值約為，針葉樹(shù)材該比值約為0.78，軟闊葉樹(shù)材為，軟闊葉樹(shù)材為0.70，硬闊，硬闊葉樹(shù)材為葉樹(shù)材為0.66。針葉樹(shù)材具有較高比例極限的緣由是，它的構(gòu)造較。針葉樹(shù)材具有較高比例極限的緣由是，它的構(gòu)造較單純且有規(guī)律；硬闊葉樹(shù)環(huán)孔材因構(gòu)造不均一，使這一比值最低。單純且有規(guī)律；硬闊葉樹(shù)環(huán)孔材因構(gòu)造不均一，使這一比值最低。 2順紋抗壓強(qiáng)度試樣破壞的外形順紋抗壓強(qiáng)度試樣破壞的外形o根據(jù)試樣破壞面的形狀，順紋抗壓試樣的破壞根據(jù)試樣破壞面的形狀，順紋抗壓試樣的破壞可分為以下六種外形：緊縮、楔形劈裂、剪切、可分為以下六種外形：緊縮、楔形劈裂、剪切、劈裂、緊縮與順紋剪切和壓披，劈裂、緊縮與

22、順紋剪切和壓披， 木材順紋抗壓破壞時(shí)常見(jiàn)的六種形狀木材順紋抗壓破壞時(shí)常見(jiàn)的六種形狀 5.2.2.2 橫紋抗壓強(qiáng)度橫紋抗壓強(qiáng)度o橫紋抗壓強(qiáng)度的測(cè)定有兩種方式橫紋抗壓強(qiáng)度的測(cè)定有兩種方式:橫紋全部拉壓和橫紋部分橫紋全部拉壓和橫紋部分抗壓強(qiáng)度。荷載作用于試樣的全部，稱(chēng)為橫紋全部拉壓強(qiáng)度；抗壓強(qiáng)度。荷載作用于試樣的全部，稱(chēng)為橫紋全部拉壓強(qiáng)度；荷載作用于試樣的部分，稱(chēng)為橫紋部分抗壓強(qiáng)度。依荷載作荷載作用于試樣的部分，稱(chēng)為橫紋部分抗壓強(qiáng)度。依荷載作用于年輪的方向，分為弦向抗壓和徑向抗壓。外力相切于年用于年輪的方向，分為弦向抗壓和徑向抗壓。外力相切于年輪的方向?yàn)橄蚁?，垂直于年輪的方向?yàn)閺较?。因此橫紋橫紋輪的

23、方向?yàn)橄蚁?，垂直于年輪的方向?yàn)閺较颉Ｒ虼藱M紋橫紋抗壓強(qiáng)度有徑向全部抗壓、弦向全部抗壓與徑向部分抗壓、抗壓強(qiáng)度有徑向全部抗壓、弦向全部抗壓與徑向部分抗壓、弦向部分抗壓四種方式弦向部分抗壓四種方式 木材橫紋抗壓強(qiáng)度測(cè)定試樣與受力方向木材橫紋抗壓強(qiáng)度測(cè)定試樣與受力方向1-徑向全部抗壓徑向全部抗壓 2-徑向部分抗壓徑向部分抗壓 針葉材及闊葉樹(shù)環(huán)孔材徑向受壓針葉材及闊葉樹(shù)環(huán)孔材徑向受壓時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變間的關(guān)系時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變間的關(guān)系 5.2.3 木材的抗彎強(qiáng)度木材的抗彎強(qiáng)度 o5.2.3.1 木梁接受彎曲荷載時(shí)應(yīng)力的分布特點(diǎn)木梁接受彎曲荷載時(shí)應(yīng)力的分布特點(diǎn)o木材抗彎強(qiáng)度是指木材接受逐漸施加彎曲荷載的最大才干，木

24、材抗彎強(qiáng)度是指木材接受逐漸施加彎曲荷載的最大才干，可以用曲率半徑的大小來(lái)度量。它與樹(shù)種、樹(shù)齡、部位、含可以用曲率半徑的大小來(lái)度量。它與樹(shù)種、樹(shù)齡、部位、含水率和溫度等有關(guān)。水率和溫度等有關(guān)。o木材抗彎強(qiáng)度亦稱(chēng)靜曲強(qiáng)度，或彎曲強(qiáng)度，是重要的木材力木材抗彎強(qiáng)度亦稱(chēng)靜曲強(qiáng)度，或彎曲強(qiáng)度，是重要的木材力學(xué)性質(zhì)之一，主要用于家具中各種柜體的橫梁、建筑物的桁學(xué)性質(zhì)之一，主要用于家具中各種柜體的橫梁、建筑物的桁架、地板和橋梁等易于彎曲構(gòu)件的設(shè)計(jì)。靜力荷載下，木材架、地板和橋梁等易于彎曲構(gòu)件的設(shè)計(jì)。靜力荷載下，木材彎曲特性主要決議于順紋抗拉和順紋抗壓強(qiáng)度之間的差別。彎曲特性主要決議于順紋抗拉和順紋抗壓強(qiáng)度之間

25、的差別。由于木材接受靜力抗彎荷載時(shí)，經(jīng)常由于緊縮而破壞，并因由于木材接受靜力抗彎荷載時(shí)，經(jīng)常由于緊縮而破壞，并因拉伸而產(chǎn)生明顯的損傷。對(duì)于抗彎強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，控制著木材抗拉伸而產(chǎn)生明顯的損傷。對(duì)于抗彎強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，控制著木材抗彎比例極限的是順紋抗壓比例極限時(shí)的應(yīng)力，而不是順紋抗彎比例極限的是順紋抗壓比例極限時(shí)的應(yīng)力，而不是順紋抗拉比例極限時(shí)應(yīng)力。拉比例極限時(shí)應(yīng)力。木材接受彎曲荷載時(shí)受力方式與應(yīng)力分布情況木材接受彎曲荷載時(shí)受力方式與應(yīng)力分布情況 o當(dāng)梁接受中央荷載彎曲時(shí)，梁的變形是上凹下凸，上部當(dāng)梁接受中央荷載彎曲時(shí)，梁的變形是上凹下凸，上部纖維受壓應(yīng)力而縮短，下部纖維受拉應(yīng)力而伸長(zhǎng)，其間纖維受壓應(yīng)力而縮

26、短，下部纖維受拉應(yīng)力而伸長(zhǎng)，其間存在著一層纖維既不受緊縮短也不受拉伸長(zhǎng)，這一層長(zhǎng)存在著一層纖維既不受緊縮短也不受拉伸長(zhǎng)，這一層長(zhǎng)度不變的纖維層稱(chēng)為中性層。中性層與橫截面的交線稱(chēng)度不變的纖維層稱(chēng)為中性層。中性層與橫截面的交線稱(chēng)為中性軸。受壓和受拉區(qū)應(yīng)力的大小與距中性軸的間隔為中性軸。受壓和受拉區(qū)應(yīng)力的大小與距中性軸的間隔成正比，中性層的纖維接受程度方向的順紋剪力。由于成正比，中性層的纖維接受程度方向的順紋剪力。由于順紋抗拉強(qiáng)度是順紋抗壓強(qiáng)度的順紋抗拉強(qiáng)度是順紋抗壓強(qiáng)度的23倍，隨著梁彎曲倍，隨著梁彎曲變形的增大，中性層逐漸向下位移，直到梁彎曲破壞為變形的增大，中性層逐漸向下位移，直到梁彎曲破壞為

27、止。止。 5.2.3.2 抗彎強(qiáng)度的測(cè)定抗彎強(qiáng)度的測(cè)定o各樹(shù)種木材抗彎強(qiáng)度平均值約為各樹(shù)種木材抗彎強(qiáng)度平均值約為90MPa左右。針葉樹(shù)左右。針葉樹(shù)材徑向和弦向抗彎強(qiáng)度間有一定的差別，弦向比徑向高材徑向和弦向抗彎強(qiáng)度間有一定的差別，弦向比徑向高出出1012；闊葉樹(shù)材兩個(gè)方向上的差別普通不明；闊葉樹(shù)材兩個(gè)方向上的差別普通不明顯。顯。o抗彎強(qiáng)度的測(cè)定方法各國(guó)不同，區(qū)別在于試樣的尺寸、抗彎強(qiáng)度的測(cè)定方法各國(guó)不同，區(qū)別在于試樣的尺寸、加荷方式和加荷速度的差別。我國(guó)國(guó)家規(guī)范規(guī)定：試樣加荷方式和加荷速度的差別。我國(guó)國(guó)家規(guī)范規(guī)定：試樣斷面為斷面為2020mm，長(zhǎng)度為，長(zhǎng)度為300mm，跨度為，跨度為240mm

28、；中央荷載，弦向加荷；實(shí)驗(yàn)以均勻速度加；中央荷載，弦向加荷；實(shí)驗(yàn)以均勻速度加荷，在荷，在1-2分鐘內(nèi)使試樣破壞。實(shí)驗(yàn)時(shí)為防止試樣在支分鐘內(nèi)使試樣破壞。實(shí)驗(yàn)時(shí)為防止試樣在支座和受力點(diǎn)產(chǎn)生壓痕，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在支座和受力點(diǎn)座和受力點(diǎn)產(chǎn)生壓痕，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在支座和受力點(diǎn)上應(yīng)加鋼質(zhì)墊片。墊片的尺寸為上應(yīng)加鋼質(zhì)墊片。墊片的尺寸為30205mm。 木材抗彎強(qiáng)度的測(cè)定木材抗彎強(qiáng)度的測(cè)定 抗彎強(qiáng)度用下式計(jì)算抗彎強(qiáng)度用下式計(jì)算w 3PL/2bh2 (Mpa)12w 1+0.04W-12 (Mpa)式中：式中： w 木材試樣氣干形狀下的抗彎木材試樣氣干形狀下的抗彎強(qiáng)度強(qiáng)度P破壞時(shí)的荷載，破壞時(shí)的荷載，N；L跨度

29、，跨度，240mm；b試樣寬度，試樣寬度，mm；h試樣高度，試樣高度，mm；W實(shí)驗(yàn)時(shí)試樣的含水率實(shí)驗(yàn)時(shí)試樣的含水率 ()。 5.2.3.3 抗彎彈性模量抗彎彈性模量o木材抗彎彈性模量是指木材受力彎曲時(shí)，在比例極限內(nèi)應(yīng)力木材抗彎彈性模量是指木材受力彎曲時(shí)，在比例極限內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變之比，用于計(jì)算梁及桁架等彎曲荷載下的變形以及計(jì)與應(yīng)變之比，用于計(jì)算梁及桁架等彎曲荷載下的變形以及計(jì)算平安荷載。算平安荷載。o木材的抗彎彈性模量代表木材的剛性或彈性，表示在比例極木材的抗彎彈性模量代表木材的剛性或彈性，表示在比例極限以?xún)?nèi)應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，也即表示梁抵抗彎曲或變形限以?xún)?nèi)應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，也即表示梁抵抗彎

30、曲或變形的才干。梁在接受荷載時(shí)，其變形與彈性模量成反比，彈性的才干。梁在接受荷載時(shí)，其變形與彈性模量成反比，彈性模量大，變形小，其木材剛度也大。模量大，變形小，其木材剛度也大。 木材抗彎彈性模量的測(cè)定木材抗彎彈性模量的測(cè)定 5.2.3.4 抗彎彈性模量與抗彎強(qiáng)度間的關(guān)系抗彎彈性模量與抗彎強(qiáng)度間的關(guān)系 o抗彎強(qiáng)度與抗彎彈性模量間成正比關(guān)系。目前所實(shí)驗(yàn)過(guò)的國(guó)抗彎強(qiáng)度與抗彎彈性模量間成正比關(guān)系。目前所實(shí)驗(yàn)過(guò)的國(guó)產(chǎn)樹(shù)種中，針葉材抗彎強(qiáng)度最大樹(shù)種為長(zhǎng)苞鐵杉產(chǎn)樹(shù)種中，針葉材抗彎強(qiáng)度最大樹(shù)種為長(zhǎng)苞鐵杉122.7Mpa，最小的為柳杉最小的為柳杉53.2Mpa；闊葉材抗彎強(qiáng)度最大的樹(shù)種為海南；闊葉材抗彎強(qiáng)度最大

31、的樹(shù)種為海南子京子京183.1Mpa，最小的為蘭考泡桐為，最小的為蘭考泡桐為28.9Mpa；針葉材；針葉材抗彎彈性模量最大樹(shù)種為落葉松抗彎彈性模量最大樹(shù)種為落葉松14.5Gpa，最小的為云杉，最小的為云杉6.2Gpa；闊葉材抗彎彈性模量最大的樹(shù)種為蜆木；闊葉材抗彎彈性模量最大的樹(shù)種為蜆木21.1Gpa，最小的為蘭考泡桐為最小的為蘭考泡桐為4.2Gpa。木材抗彎強(qiáng)度，我國(guó)針葉材。木材抗彎強(qiáng)度，我國(guó)針葉材大多數(shù)樹(shù)種在大多數(shù)樹(shù)種在60100Mpa之間，闊葉材大多數(shù)樹(shù)種在之間，闊葉材大多數(shù)樹(shù)種在60140Mpa之間。木材抗彎彈性模量，我國(guó)針葉材大多數(shù)之間。木材抗彎彈性模量，我國(guó)針葉材大多數(shù)樹(shù)種在樹(shù)種在

32、8.012Gpa之間，闊葉材大多數(shù)樹(shù)種在之間，闊葉材大多數(shù)樹(shù)種在8.014.0Gpa之間。之間。 o我國(guó)我國(guó)356個(gè)樹(shù)種木材在含水率為個(gè)樹(shù)種木材在含水率為15%情況下，抗彎彈情況下，抗彎彈性模量性模量E與抗彎強(qiáng)度與抗彎強(qiáng)度間關(guān)系為線型函數(shù)，方程如下：間關(guān)系為線型函數(shù)，方程如下：oE = 0.086+33.7, r=0.84o二者高度親密相關(guān)。抗彎強(qiáng)度測(cè)定要容易得多，利用此二者高度親密相關(guān)。抗彎強(qiáng)度測(cè)定要容易得多，利用此式可估測(cè)木材的抗彎彈性模量。同時(shí)，在非破壞的情況式可估測(cè)木材的抗彎彈性模量。同時(shí)，在非破壞的情況下測(cè)得木材的抗彎彈性模量，也可利用此式估測(cè)木材的下測(cè)得木材的抗彎彈性模量，也可利用

33、此式估測(cè)木材的抗彎強(qiáng)度?？箯潖?qiáng)度。 5.2.4 木材的抗剪強(qiáng)度木材的抗剪強(qiáng)度o木材抵抗剪切應(yīng)力的最大才干，稱(chēng)為抗剪強(qiáng)度。木材抵抗剪切應(yīng)力的最大才干，稱(chēng)為抗剪強(qiáng)度。o木材抗剪強(qiáng)度視外力作用于木材紋理的方向，分為順紋抗剪木材抗剪強(qiáng)度視外力作用于木材紋理的方向，分為順紋抗剪強(qiáng)度和橫紋抗剪強(qiáng)度。在實(shí)踐運(yùn)用中發(fā)生橫紋剪切的景象不強(qiáng)度和橫紋抗剪強(qiáng)度。在實(shí)踐運(yùn)用中發(fā)生橫紋剪切的景象不僅稀有，而且橫紋剪切總是要橫向壓壞纖維產(chǎn)生拉伸作用而僅稀有，而且橫紋剪切總是要橫向壓壞纖維產(chǎn)生拉伸作用而并非單純的橫紋剪切，因此通常不作為材性目的進(jìn)展測(cè)定。并非單純的橫紋剪切，因此通常不作為材性目的進(jìn)展測(cè)定。木材的橫紋抗剪強(qiáng)度為

34、順紋抗剪強(qiáng)度的木材的橫紋抗剪強(qiáng)度為順紋抗剪強(qiáng)度的34倍。倍。 木材抗剪試樣與受力支架木材抗剪試樣與受力支架1附件主桿附件主桿 2塊塊 3L形塊形塊 4，5螺桿螺桿 6壓塊壓塊 7試樣試樣 8圓頭螺釘圓頭螺釘 o木材的順紋抗剪強(qiáng)度視木材受剪面的不同，分木材的順紋抗剪強(qiáng)度視木材受剪面的不同，分為弦面抗剪強(qiáng)度和徑面抗剪強(qiáng)度為弦面抗剪強(qiáng)度和徑面抗剪強(qiáng)度,如圖。剪切面如圖。剪切面平行于年輪的弦面剪切，其破壞常出現(xiàn)于早材平行于年輪的弦面剪切，其破壞常出現(xiàn)于早材部分，在早材和晚材交界處滑行，破壞外表較部分，在早材和晚材交界處滑行，破壞外表較光滑，但略有起伏，面上帶有細(xì)絲狀木毛。剪光滑，但略有起伏，面上帶有細(xì)

35、絲狀木毛。剪切面垂直于年輪的徑面，剪切破壞時(shí)，其外表切面垂直于年輪的徑面，剪切破壞時(shí)，其外表較為粗糙，不均勻而無(wú)明顯木毛。在擴(kuò)展鏡下，較為粗糙，不均勻而無(wú)明顯木毛。在擴(kuò)展鏡下，早材的一些星散區(qū)域上帶有細(xì)木毛。早材的一些星散區(qū)域上帶有細(xì)木毛。o木材順剪強(qiáng)度較小，平均只需順紋抗壓強(qiáng)度的木材順剪強(qiáng)度較小，平均只需順紋抗壓強(qiáng)度的1030。紋理較斜的木材，如交錯(cuò)紋理、。紋理較斜的木材，如交錯(cuò)紋理、渦紋、亂紋等渦紋、亂紋等,其順剪強(qiáng)度會(huì)明顯添加。闊葉樹(shù)其順剪強(qiáng)度會(huì)明顯添加。闊葉樹(shù)材順剪強(qiáng)度平均比針葉樹(shù)材高出材順剪強(qiáng)度平均比針葉樹(shù)材高出1/2。闊葉樹(shù)。闊葉樹(shù)材弦面抗剪強(qiáng)度較徑面高出材弦面抗剪強(qiáng)度較徑面高出1

36、030，如木，如木射線越興隆，這種差別更加明顯。針葉樹(shù)材，射線越興隆，這種差別更加明顯。針葉樹(shù)材，其徑面和弦面的抗剪強(qiáng)度大致一樣。其徑面和弦面的抗剪強(qiáng)度大致一樣。 5.2.5 木材的硬度木材的硬度o木材的硬度，是指木材抵抗其它剛體壓入的才干。木材的硬度與木木材的硬度，是指木材抵抗其它剛體壓入的才干。木材的硬度與木材的密度親密相關(guān)，密度大其硬度那么高，反之那么低。材的密度親密相關(guān)，密度大其硬度那么高，反之那么低。 樹(shù)種樹(shù)種密度密度端面硬度端面硬度(Mpa)(Mpa)產(chǎn)地產(chǎn)地泡桐泡桐杉木杉木紫椴紫椴香樟香樟水曲柳水曲柳柞木柞木槭木槭木黃檀黃檀蜆木蜆木0.2830.2830.3760.3760.45

37、10.4510.5350.5350.6430.6430.7480.7480.8800.8800.9230.9231.1281.12819.519.526.526.534.434.440.240.259.959.972.972.9108.8108.8112.4112.4142.3142.3河南河南湖南湖南黑龍江黑龍江安徽安徽黑龍江黑龍江黑龍江黑龍江安徽安徽浙江浙江廣西廣西木材密度與硬度的關(guān)系木材密度與硬度的關(guān)系 木材硬度測(cè)定方法木材硬度測(cè)定方法1半圓形的鋼壓頭；半圓形的鋼壓頭； 2調(diào)整螺絲上觸點(diǎn)；調(diào)整螺絲上觸點(diǎn)；3具有彈簧安裝的下觸點(diǎn)；具有彈簧安裝的下觸點(diǎn)；4套筒套筒 o同一樹(shù)種，其端面硬度大于

38、徑面和弦面硬度，徑面與弦面相同一樹(shù)種，其端面硬度大于徑面和弦面硬度，徑面與弦面相差不大。針葉樹(shù)材平均高出差不大。針葉樹(shù)材平均高出35，闊葉樹(shù)材高出，闊葉樹(shù)材高出25左右。左右。大多數(shù)樹(shù)種的弦面和徑面硬度相近，但木射線興隆的麻櫟、大多數(shù)樹(shù)種的弦面和徑面硬度相近，但木射線興隆的麻櫟、青岡櫟等樹(shù)種的木材硬度，弦面可高出徑面青岡櫟等樹(shù)種的木材硬度，弦面可高出徑面510。o木材硬度測(cè)定方法有布氏硬度法和金氏硬度法二種。我國(guó)國(guó)木材硬度測(cè)定方法有布氏硬度法和金氏硬度法二種。我國(guó)國(guó)家規(guī)范規(guī)定用金氏法，采用電觸控制附件測(cè)定，如圖家規(guī)范規(guī)定用金氏法，采用電觸控制附件測(cè)定，如圖5-15。試樣尺寸為試樣尺寸為5050

39、70mm，實(shí)驗(yàn)是以每分鐘，實(shí)驗(yàn)是以每分鐘3-6mm的的均勻速度將鋼壓頭的半球完全壓入木材，直至均勻速度將鋼壓頭的半球完全壓入木材，直至5.64mm深深度為止。對(duì)于加壓后試樣易裂的樹(shù)種，鋼半球壓入的深度允度為止。對(duì)于加壓后試樣易裂的樹(shù)種，鋼半球壓入的深度允許減至許減至2.82mm，此時(shí)截面積為，此時(shí)截面積為75mm2。對(duì)于含水率為。對(duì)于含水率為W%的木材，其硬度按下式計(jì)算：的木材，其硬度按下式計(jì)算：oHW = K P 5.2.6 木材的沖擊韌性木材的沖擊韌性 o木材的沖擊韌性，是指木材受沖擊力而彎曲折斷時(shí)，試木材的沖擊韌性，是指木材受沖擊力而彎曲折斷時(shí)，試樣單位面積所吸收的能量。樣單位面積所吸收

40、的能量。o吸收的能量越大，闡明木材的韌性越高而脆性越低。沖吸收的能量越大，闡明木材的韌性越高而脆性越低。沖擊韌性與其他木材強(qiáng)度性質(zhì)不同，不是用破壞試樣的力擊韌性與其他木材強(qiáng)度性質(zhì)不同，不是用破壞試樣的力來(lái)表示，而是用破壞試樣所耗費(fèi)的功來(lái)表示，而是用破壞試樣所耗費(fèi)的功(kJ/m2)表示。表示。沖擊破壞耗費(fèi)的功愈大，木材韌性愈大，亦即脆性愈小。沖擊破壞耗費(fèi)的功愈大，木材韌性愈大，亦即脆性愈小。實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)不能用于木構(gòu)造設(shè)計(jì)的計(jì)算，只能作為衡實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)不能用于木構(gòu)造設(shè)計(jì)的計(jì)算，只能作為衡量木材質(zhì)量的參考。在消費(fèi)上常以此作為槍托、飛機(jī)、量木材質(zhì)量的參考。在消費(fèi)上常以此作為槍托、飛機(jī)、車(chē)船、木梭、木桶

41、、球棒及運(yùn)動(dòng)器械等用材的檢驗(yàn)?zāi)康?。?chē)船、木梭、木桶、球棒及運(yùn)動(dòng)器械等用材的檢驗(yàn)?zāi)康摹?o木材沖擊韌性的測(cè)定，通常采用兩種方式，即一次沖擊實(shí)驗(yàn)?zāi)静臎_擊韌性的測(cè)定，通常采用兩種方式，即一次沖擊實(shí)驗(yàn)法和延續(xù)沖擊實(shí)驗(yàn)法，我國(guó)國(guó)家規(guī)范規(guī)定采用一次沖擊實(shí)驗(yàn)法和延續(xù)沖擊實(shí)驗(yàn)法，我國(guó)國(guó)家規(guī)范規(guī)定采用一次沖擊實(shí)驗(yàn)法。法。o試樣尺寸為試樣尺寸為2020300mm，兩支座間間隔跨度為，兩支座間間隔跨度為240mm，中央荷載，只作弦向?qū)嶒?yàn)，一次沖斷。擺錘質(zhì)，中央荷載，只作弦向?qū)嶒?yàn)，一次沖斷。擺錘質(zhì)量量10kg，起始高度為，起始高度為1m，自在落下，試樣被沖擊折斷后，自在落下，試樣被沖擊折斷后，擺錘自在擺動(dòng)到另一個(gè)高度

42、，二次高度勢(shì)能之差，即為試樣擺錘自在擺動(dòng)到另一個(gè)高度，二次高度勢(shì)能之差，即為試樣折斷時(shí)所吸收的能量，可直接從力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上讀出。折斷時(shí)所吸收的能量，可直接從力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上讀出。o實(shí)驗(yàn)結(jié)果用下式計(jì)算：實(shí)驗(yàn)結(jié)果用下式計(jì)算：oT1000Q/bho式中：式中：Q 試樣吸收的能量試樣吸收的能量(kJ/m2)；ob試樣的寬度試樣的寬度(mm)；oh試樣的高度試樣的高度(mm)。 o國(guó)產(chǎn)針葉木材，其沖擊韌性數(shù)值多在國(guó)產(chǎn)針葉木材，其沖擊韌性數(shù)值多在17.9-67.5kJ/m2(0.179-0.675 kgm/cm2),闊葉材多在闊葉材多在16.0-182.2kJ /m2(0.160-1.822 kgm /cm2)

43、。木材沖擊韌性受木材。木材沖擊韌性受木材密度、溫度和木材缺陷等要素的影響。有關(guān)含密度、溫度和木材缺陷等要素的影響。有關(guān)含水率對(duì)木材沖擊韌性的影響，說(shuō)法不一。我國(guó)水率對(duì)木材沖擊韌性的影響，說(shuō)法不一。我國(guó)規(guī)范規(guī)定，木材沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果不進(jìn)展含水率的規(guī)范規(guī)定，木材沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果不進(jìn)展含水率的測(cè)定和校正。測(cè)定和校正。 5.2.7 木材工藝力學(xué)性質(zhì)木材工藝力學(xué)性質(zhì) o5.2.7.1 抗劈力抗劈力o木材的抗劈力，是指木材的一端沿紋理方向抵抗劈開(kāi)的木材的抗劈力，是指木材的一端沿紋理方向抵抗劈開(kāi)的才干。才干。o抗劈力屬于工藝性質(zhì)，而且關(guān)系到其它的工藝性質(zhì)，如抗劈力屬于工藝性質(zhì)，而且關(guān)系到其它的工藝性質(zhì)，如開(kāi)榫性?？?/p>

44、劈力大的木材，其握釘力也強(qiáng)。木材抗劈力開(kāi)榫性?？古Υ蟮哪静?，其握釘力也強(qiáng)。木材抗劈力象其它力學(xué)性質(zhì)一樣，受木材密度、木材構(gòu)造的影響。象其它力學(xué)性質(zhì)一樣，受木材密度、木材構(gòu)造的影響。通常密度大的木材，其抗劈力也大，這種關(guān)系表現(xiàn)得非通常密度大的木材，其抗劈力也大，這種關(guān)系表現(xiàn)得非常親密，呈直線關(guān)系。在密度一樣的條件下，由于細(xì)胞常親密，呈直線關(guān)系。在密度一樣的條件下，由于細(xì)胞的組成不同，闊葉樹(shù)材的抗劈力大于針葉樹(shù)材的抗劈力。的組成不同，闊葉樹(shù)材的抗劈力大于針葉樹(shù)材的抗劈力。交錯(cuò)紋理、木節(jié)可增大抗劈力。木材的含水率對(duì)抗劈力交錯(cuò)紋理、木節(jié)可增大抗劈力。木材的含水率對(duì)抗劈力的影響不明顯。的影響不明顯。

45、木材徑面木材徑面(A)與弦面與弦面(B)抗劈力的試樣外形抗劈力的試樣外形 5.2.7.2 木材的握釘力木材的握釘力o木材的握釘力，是指木材抵抗釘子拔出的才干。木材的握釘力，是指木材抵抗釘子拔出的才干。o木材具有固著釘子的性能，握釘力亦即木材與釘子之間的木材具有固著釘子的性能，握釘力亦即木材與釘子之間的摩擦力。當(dāng)握釘力的大小取決于木材的種類(lèi)、含水率、密摩擦力。當(dāng)握釘力的大小取決于木材的種類(lèi)、含水率、密度、硬度、彈性、紋理方向、釘子的外形及其與木材接觸度、硬度、彈性、紋理方向、釘子的外形及其與木材接觸面的大小等。例如水曲柳的徑面握釘力為面的大小等。例如水曲柳的徑面握釘力為2130N，而端，而端面為

46、面為1460N(圓釘圓釘3.Omm)。密度大的木材其握釘。密度大的木材其握釘力也強(qiáng)，例如含水率力也強(qiáng)，例如含水率15時(shí)，紫椴的密度為時(shí)，紫椴的密度為0.49，其握，其握釘力為釘力為420N，水曲柳的密度為，水曲柳的密度為0.69，其握釘力為，其握釘力為1460N。5.2.7.3 耐磨性耐磨性o耐磨性是木材抵抗磨損的才干。耐磨性是木材抵抗磨損的才干。o木材磨損是在其外表受摩擦、擠壓、沖擊和剝木材磨損是在其外表受摩擦、擠壓、沖擊和剝蝕等，以及這些因子綜協(xié)作用時(shí)，所產(chǎn)生的外蝕等，以及這些因子綜協(xié)作用時(shí)，所產(chǎn)生的外表化過(guò)程其特點(diǎn)為磨損部分只需外表外形和表化過(guò)程其特點(diǎn)為磨損部分只需外表外形和體積等物理情

47、況的變化，而化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改體積等物理情況的變化，而化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改動(dòng)。變化的大小是以磨損部分所損失的分量或動(dòng)。變化的大小是以磨損部分所損失的分量或體積來(lái)衡定。它與樹(shù)種、密度、方向、硬度、體積來(lái)衡定。它與樹(shù)種、密度、方向、硬度、含水率等有關(guān)。這一性質(zhì)對(duì)評(píng)價(jià)木質(zhì)地板和耐含水率等有關(guān)。這一性質(zhì)對(duì)評(píng)價(jià)木質(zhì)地板和耐磨木構(gòu)件有一定作用。磨木構(gòu)件有一定作用。 5.2.7.4 彎曲才干彎曲才干o指木材彎曲破壞前的最大彎曲才干可以用曲指木材彎曲破壞前的最大彎曲才干可以用曲率半徑的大小來(lái)度量。它與樹(shù)種、樹(shù)齡、部位、率半徑的大小來(lái)度量。它與樹(shù)種、樹(shù)齡、部位、含水率和溫度等有關(guān)。木材塑性大，其彎曲才含水率和溫度等有

48、關(guān)。木材塑性大，其彎曲才干也大。干也大。 5.3 影響木材力學(xué)性質(zhì)的因子影響木材力學(xué)性質(zhì)的因子 o5.3.1 木材水分的影響木材水分的影響 含水率對(duì)松木力學(xué)強(qiáng)度的影響含水率對(duì)松木力學(xué)強(qiáng)度的影響AA橫向抗彎；橫向抗彎；BB順紋抗壓；順紋抗壓；CC順紋順紋抗剪抗剪木材含水率對(duì)木材力學(xué)性質(zhì)的影木材含水率對(duì)木材力學(xué)性質(zhì)的影響，主要是由于單位體積內(nèi)纖維響，主要是由于單位體積內(nèi)纖維素和木素分子的數(shù)目增多，分子素和木素分子的數(shù)目增多，分子間的結(jié)合力加強(qiáng)所致。含水率高間的結(jié)合力加強(qiáng)所致。含水率高于纖維飽和點(diǎn)，自在水含量添加，于纖維飽和點(diǎn)，自在水含量添加，其強(qiáng)度值不再減小，根本堅(jiān)持恒其強(qiáng)度值不再減小，根本堅(jiān)持恒

49、定。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研討證明，含水定。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研討證明，含水率在纖維飽和點(diǎn)以下，強(qiáng)度的對(duì)率在纖維飽和點(diǎn)以下，強(qiáng)度的對(duì)數(shù)值與含水率成不斷線關(guān)系。數(shù)值與含水率成不斷線關(guān)系。 5.3.2 木材密度的影響木材密度的影響 o木材密度是決議木材強(qiáng)度和剛度的物質(zhì)根底，是判別木材木材密度是決議木材強(qiáng)度和剛度的物質(zhì)根底，是判別木材強(qiáng)度的最正確目的。密度增大，木材強(qiáng)度和剛性增高；密強(qiáng)度的最正確目的。密度增大，木材強(qiáng)度和剛性增高；密度增大，木材的彈性模量呈線性增高；密度增大，木材韌度增大，木材的彈性模量呈線性增高；密度增大，木材韌性也成比例地增長(zhǎng)。在通常的情況下，除去木材內(nèi)含物，性也成比例地增長(zhǎng)。在通常的情況下，除去木

50、材內(nèi)含物，如樹(shù)脂、樹(shù)膠等，密度大的木材，其強(qiáng)度高，木材強(qiáng)度與如樹(shù)脂、樹(shù)膠等，密度大的木材，其強(qiáng)度高，木材強(qiáng)度與木材密度二者存在著以下指數(shù)關(guān)系方程。木材密度二者存在著以下指數(shù)關(guān)系方程。oKno式中：式中：木材強(qiáng)度；木材強(qiáng)度；o 木材密度；木材密度；oK和和n常數(shù)，隨強(qiáng)度的性質(zhì)而不同。常數(shù)，隨強(qiáng)度的性質(zhì)而不同。 國(guó)產(chǎn)樹(shù)種木材密度與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系國(guó)產(chǎn)樹(shù)種木材密度與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系 樹(shù)種樹(shù)種木材順紋抗壓強(qiáng)度木材順紋抗壓強(qiáng)度 回歸方程回歸方程 相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)木材抗彎強(qiáng)度木材抗彎強(qiáng)度回歸方程回歸方程 相關(guān)系相關(guān)系數(shù)數(shù)杉木杉木14551510.740.74紅松紅松10671510.640.64落葉松落葉松1

51、1922090.740.74馬尾松馬尾松油松油松1903.431903.43-101.210.780.78水曲柳水曲柳11312460.740.74紫椴紫椴817200.740.745.3.3 溫度溫度 o溫度對(duì)木材力學(xué)性能影響比較復(fù)雜。普通情況下，室溫溫度對(duì)木材力學(xué)性能影響比較復(fù)雜。普通情況下，室溫范圍內(nèi)，影響較小，但在高溫暖極端低溫情況下，影響范圍內(nèi)，影響較小，但在高溫暖極端低溫情況下，影響較大。正溫度的變化，在導(dǎo)致木材含水率及其分布產(chǎn)生較大。正溫度的變化，在導(dǎo)致木材含水率及其分布產(chǎn)生變化同時(shí)，會(huì)呵斥木材內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力和枯燥等缺陷。主要變化同時(shí)，會(huì)呵斥木材內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力和枯燥等缺陷。主要緣由在于熱

52、促使細(xì)胞壁物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)加劇，內(nèi)摩擦減少，緣由在于熱促使細(xì)胞壁物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)加劇，內(nèi)摩擦減少，微纖絲間松動(dòng)添加，引起木材強(qiáng)度下降。如水熱處置情微纖絲間松動(dòng)添加，引起木材強(qiáng)度下降。如水熱處置情況下，溫度超越?jīng)r下，溫度超越180，木材物質(zhì)會(huì)發(fā)生分解；或在，木材物質(zhì)會(huì)發(fā)生分解；或在83 左右條件下，長(zhǎng)期受熱，木材中抽提物、果膠、左右條件下，長(zhǎng)期受熱，木材中抽提物、果膠、半纖維素等會(huì)部分或全部消逝，從而引起木材強(qiáng)度損失，半纖維素等會(huì)部分或全部消逝，從而引起木材強(qiáng)度損失，特別是沖擊韌性和拉伸強(qiáng)度會(huì)有較大的減弱。特別是沖擊韌性和拉伸強(qiáng)度會(huì)有較大的減弱。5.3.4 木材缺陷的影響木材缺陷的影響 o木材中由于立地

53、條件，生理及生物危害等緣由，木材中由于立地條件，生理及生物危害等緣由，使木材的正常構(gòu)造發(fā)生變異，以致影響木材性使木材的正常構(gòu)造發(fā)生變異，以致影響木材性質(zhì)，降低木材利用價(jià)值的部分，稱(chēng)為木材的缺質(zhì)，降低木材利用價(jià)值的部分，稱(chēng)為木材的缺陷，如木節(jié)、斜紋、裂紋、蟲(chóng)眼、變色和腐朽陷，如木節(jié)、斜紋、裂紋、蟲(chóng)眼、變色和腐朽等。木材缺陷破壞了木材的正常構(gòu)造，必然影等。木材缺陷破壞了木材的正常構(gòu)造，必然影響木材的力學(xué)性質(zhì)，其影響程度視缺陷的種類(lèi)、響木材的力學(xué)性質(zhì)，其影響程度視缺陷的種類(lèi)、質(zhì)地、尺寸和分布等而不同。質(zhì)地、尺寸和分布等而不同。 5.3.4.1 木節(jié)木節(jié)o節(jié)子的纖維與其周?chē)睦w維成直角或傾斜，節(jié)節(jié)子的

54、纖維與其周?chē)睦w維成直角或傾斜，節(jié)子周?chē)哪静臉?gòu)成斜紋理，使木材紋理的走向子周?chē)哪静臉?gòu)成斜紋理，使木材紋理的走向遭到干擾。節(jié)子破壞了木材密度的相對(duì)均質(zhì)性，遭到干擾。節(jié)子破壞了木材密度的相對(duì)均質(zhì)性，而且易于引起裂紋。節(jié)子對(duì)木材力學(xué)性質(zhì)的影而且易于引起裂紋。節(jié)子對(duì)木材力學(xué)性質(zhì)的影響決議于節(jié)子的種類(lèi)、尺寸、分布及強(qiáng)度的性響決議于節(jié)子的種類(lèi)、尺寸、分布及強(qiáng)度的性質(zhì)質(zhì)1卵圓形、卵圓形、2長(zhǎng)條形和長(zhǎng)條形和3掌狀節(jié)掌狀節(jié) 1活節(jié)和2死節(jié) 木節(jié)對(duì)橫紋抗壓強(qiáng)度的影響不明顯，當(dāng)節(jié)子位于受力點(diǎn)下方，節(jié)子走向與木節(jié)對(duì)橫紋抗壓強(qiáng)度的影響不明顯，當(dāng)節(jié)子位于受力點(diǎn)下方，節(jié)子走向與施力方向一致時(shí)，強(qiáng)度不僅不降低反而出現(xiàn)增高

55、的景象。施力方向一致時(shí)，強(qiáng)度不僅不降低反而出現(xiàn)增高的景象。木節(jié)對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響研討得還不多，當(dāng)弦面受剪時(shí)，節(jié)子起到加強(qiáng)抗剪木節(jié)對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響研討得還不多，當(dāng)弦面受剪時(shí)，節(jié)子起到加強(qiáng)抗剪強(qiáng)度的作用。強(qiáng)度的作用。 5.3.4.2 斜紋理斜紋理 o斜紋理是指木材纖維的陳列方向與樹(shù)軸或材面成一角度者。斜紋理是指木材纖維的陳列方向與樹(shù)軸或材面成一角度者。在原木中斜紋理呈螺旋狀，其改動(dòng)角度自邊材向髓心逐漸減在原木中斜紋理呈螺旋狀，其改動(dòng)角度自邊材向髓心逐漸減小。在成材中呈傾斜狀。關(guān)于斜紋理構(gòu)成的緣由，說(shuō)法很多，小。在成材中呈傾斜狀。關(guān)于斜紋理構(gòu)成的緣由，說(shuō)法很多，其中以遺傳構(gòu)成斜紋理的景象比較明顯，其次

56、有人以為樹(shù)木其中以遺傳構(gòu)成斜紋理的景象比較明顯，其次有人以為樹(shù)木無(wú)主根特別是為蔓生根者構(gòu)成斜紋理，也有人以為是風(fēng)、光、無(wú)主根特別是為蔓生根者構(gòu)成斜紋理，也有人以為是風(fēng)、光、重力等要素單獨(dú)或共同作用的結(jié)果。對(duì)于斜紋理的解釋尚無(wú)重力等要素單獨(dú)或共同作用的結(jié)果。對(duì)于斜紋理的解釋尚無(wú)公認(rèn)的一致說(shuō)法。落葉松、桉樹(shù)及馬尾松的斜紋理十清楚顯。公認(rèn)的一致說(shuō)法。落葉松、桉樹(shù)及馬尾松的斜紋理十清楚顯。 斜紋理對(duì)木材順紋抗拉、抗彎和順紋抗壓的影響斜紋理對(duì)木材順紋抗拉、抗彎和順紋抗壓的影響 5.3.4.3 樹(shù)干外形的缺陷樹(shù)干外形的缺陷o樹(shù)干外形的缺陷包括彎曲、尖削、凹兜和大兜。這樹(shù)干外形的缺陷包括彎曲、尖削、凹兜和大

57、兜。這類(lèi)缺陷有損于木材的材質(zhì)，降低成材的出材率，加類(lèi)缺陷有損于木材的材質(zhì)，降低成材的出材率，加工時(shí)纖維易被切斷，降低木材的強(qiáng)度，尤其對(duì)抗彎、工時(shí)纖維易被切斷，降低木材的強(qiáng)度，尤其對(duì)抗彎、順紋抗拉和順紋抗壓強(qiáng)度的影響最為明顯。順紋抗拉和順紋抗壓強(qiáng)度的影響最為明顯。5.3.4.4 裂紋裂紋o木材的裂紋，根據(jù)裂紋的部位和方向分為徑裂和輪裂。裂紋木材的裂紋，根據(jù)裂紋的部位和方向分為徑裂和輪裂。裂紋不僅發(fā)生于木材的儲(chǔ)存、加工和運(yùn)用過(guò)程，而且有的樹(shù)木在不僅發(fā)生于木材的儲(chǔ)存、加工和運(yùn)用過(guò)程，而且有的樹(shù)木在立木時(shí)期已發(fā)生裂紋。立木的輪裂在樹(shù)干基部較為嚴(yán)重，由立木時(shí)期已發(fā)生裂紋。立木的輪裂在樹(shù)干基部較為嚴(yán)重，由

58、下向上逐漸減輕。徑裂多在儲(chǔ)存期間由于木材枯燥而產(chǎn)生。下向上逐漸減輕。徑裂多在儲(chǔ)存期間由于木材枯燥而產(chǎn)生。當(dāng)木材枯燥時(shí)原來(lái)立木中的裂紋還會(huì)繼續(xù)開(kāi)展。裂紋不僅降當(dāng)木材枯燥時(shí)原來(lái)立木中的裂紋還會(huì)繼續(xù)開(kāi)展。裂紋不僅降低木材的利用價(jià)值，而且影響木材的力學(xué)性質(zhì)，其影響程度低木材的利用價(jià)值，而且影響木材的力學(xué)性質(zhì)，其影響程度的大小視裂紋的尺寸、方向和部位而不同。的大小視裂紋的尺寸、方向和部位而不同。 5.3.4.5 應(yīng)力木應(yīng)力木o林分中生長(zhǎng)正常的林木，通常其干形通直。但當(dāng)風(fēng)力或林分中生長(zhǎng)正常的林木，通常其干形通直。但當(dāng)風(fēng)力或重力作用于樹(shù)木時(shí)，其樹(shù)干往往發(fā)生傾斜或彎曲；或者，重力作用于樹(shù)木時(shí)，其樹(shù)干往往發(fā)生傾

59、斜或彎曲；或者，當(dāng)樹(shù)木發(fā)生偏冠時(shí)，樹(shù)干中一定部位會(huì)構(gòu)成反常的木材當(dāng)樹(shù)木發(fā)生偏冠時(shí)，樹(shù)干中一定部位會(huì)構(gòu)成反常的木材組織。這類(lèi)因樹(shù)干彎曲構(gòu)成的異常木材組織。這類(lèi)因樹(shù)干彎曲構(gòu)成的異常木材Abnormal wood被稱(chēng)為應(yīng)力木被稱(chēng)為應(yīng)力木Tension wood。針葉樹(shù)。針葉樹(shù)中，應(yīng)力木構(gòu)成于傾斜、彎曲樹(shù)干或樹(shù)枝的下方中，應(yīng)力木構(gòu)成于傾斜、彎曲樹(shù)干或樹(shù)枝的下方,稱(chēng)之稱(chēng)之為應(yīng)壓木為應(yīng)壓木Compression wood。闊葉樹(shù)中，應(yīng)。闊葉樹(shù)中，應(yīng)力木產(chǎn)生于傾斜、彎曲樹(shù)干或樹(shù)枝的上方，稱(chēng)之為應(yīng)拉力木產(chǎn)生于傾斜、彎曲樹(shù)干或樹(shù)枝的上方，稱(chēng)之為應(yīng)拉木木Tension wood。應(yīng)力木在木段的橫斷面呈偏。應(yīng)力木在木段的橫斷面呈偏心狀，年輪偏寬的一側(cè)為應(yīng)力木部分。心狀，年輪偏寬的一側(cè)為應(yīng)力木部分。 針葉樹(shù)應(yīng)壓木和闊葉樹(shù)應(yīng)拉木針葉樹(shù)應(yīng)壓木和闊葉樹(shù)應(yīng)拉木 5.3.4.6 木材的變色和腐朽木材的變色和腐朽o木材為天然有機(jī)資料，在保管和運(yùn)用過(guò)程中易蒙受菌類(lèi)的危木材為天然有機(jī)資料，在保管和運(yùn)用過(guò)程中易