不同樹種地木材物理力學(xué)性能

1、實(shí)用文案標(biāo)準(zhǔn)文檔不同樹種的木材物理力學(xué)性能不同樹種的木材物理力學(xué)性能包括： 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、硬度和耐磨性等。樹木是木材的原體，是由它本身生命生存與繁衍的整個(gè) 生長過程， 積累了成為不同木材的物質(zhì)， 直到生命自然終結(jié)， 或被認(rèn)為終結(jié)生命，而成為被利用的材料。樹木是木質(zhì)多年 生植物， 通常把它分為喬木和灌木兩種。 喬木是 l3 米以上， 只有一個(gè)直立主干的樹木；灌木是直立的、具有叢生莖的樹 木。我國現(xiàn)有木本植物約 7000 多種， 屬喬木者約占 1/3 以 上，但是作為工業(yè)用材而供應(yīng)市場的只不過 1000 種，常見 的約

2、 300 種。樹木是人類繁衍延續(xù)到今天的必要條件。它靠空氣、水 和陽光存活，通過一系列化學(xué)反應(yīng)，形成樹木肢體的物理變 化，為人類營造出了天然的樂園。“碳”是形成木材物理力基礎(chǔ)。樹木在生長發(fā)育過程 中，形成了高度發(fā)達(dá)的營養(yǎng)體。水分及營養(yǎng)液等流體的輸運(yùn) 現(xiàn)象始終伴隨著樹木營養(yǎng)生長的生理過程。樹木由樹梢沿主 軸向上生長（高生長） ，也在土壤深處向下生長（根生長） ， 中間的樹干部分沿著徑向生長。前一年形成的樹干部分到了次年不會(huì)再進(jìn)行高生長。樹木從天上接受陽光的沐浴，到地下去尋覓水分，把 原料從樹根輸送到葉片。 由葉子制造養(yǎng)分， 將養(yǎng)分向下輸送， 供給樹木生長需要。這樣，樹木生長過程中，形成了非常協(xié)

3、調(diào)完備的水分及養(yǎng)分的輸送系統(tǒng)。一株紅杉（美）樹高達(dá) 112 米，一株杏仁桉（奧）樹 竟高達(dá) 156 米，一株銀杏（中）樹齡達(dá) 3000 年，一株世界 爺（美）樹齡竟達(dá) 7800 年。那么對(duì)于如此高大、如此年久 的樹木，體內(nèi)各種物質(zhì)（水、礦物質(zhì)、可溶性碳水化合物和 激素等等）是它的最外層是樹皮（外皮） ，樹皮里邊一層是 韌皮部（也叫內(nèi)皮） ，經(jīng)它將營養(yǎng)液由葉部輸送到樹木的其 他部分（包括根在內(nèi)） 。再向內(nèi)一層是形成層，它的細(xì)胞不 斷分裂，使樹木沿徑向生長而不斷加粗。再往里是邊材和心 材，即木質(zhì)部，木質(zhì)部中被叫做導(dǎo)管的細(xì)胞組織，它將樹液 輸送到莖和葉部。這個(gè)過程，就是水分將土壤中的碳分子和 空氣中

4、的碳分子，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)形成積累。壓力流動(dòng)模型實(shí)驗(yàn)證明，樹木營養(yǎng)液的流動(dòng)動(dòng)力是流體 靜壓力。即凈生產(chǎn)細(xì)胞（如一片成熟葉）由于光合作用制造 大量糖而保持較高的溶質(zhì)濃度，水便通過滲透作用不斷進(jìn)入 凈生產(chǎn)細(xì)胞，使胞內(nèi)的流體靜壓力增加，迫使?fàn)I養(yǎng)液經(jīng)過胞 間連絲進(jìn)入韌皮部。而凈消費(fèi)細(xì)胞（可以是一個(gè)根細(xì)胞、一 個(gè)有代謝作用的細(xì)胞，或一個(gè)果實(shí)細(xì)胞）由于呼吸、生長和 儲(chǔ)藏保持著較低的溶質(zhì)濃度，胞內(nèi)流體靜壓力較低。這樣， 營養(yǎng)液便沿壓力梯度向下運(yùn)輸?shù)礁?。韌度部轉(zhuǎn)移營養(yǎng)液的 最咼速度在闊葉樹中是 0 . 40 . 7米/小時(shí)，在針葉樹中是 0 . 180 .2米/小時(shí)。對(duì)于一株 30米高的松樹和楊樹，營 養(yǎng)液由樹

5、冠輸送到樹根的最短時(shí)間分別為 7 天和 1 8 天， 而對(duì)于 112 米的紅杉來說約需 20 多天的時(shí)間。樹木所需的水分幾乎全部由根系（吸水器官）吸取，并 沿木質(zhì)部（從根部到葉部）向上長距離移動(dòng)。那么，水分是 靠什么動(dòng)力來提升的呢？研究結(jié)果表明，動(dòng)力有兩種：一種 是根壓，另一種是蒸騰拉力。這兩種力，在積累過程中，轉(zhuǎn) 化成木材的力。木材力學(xué)是涉及木材在外力作用下的機(jī)械性質(zhì)或力學(xué)性 質(zhì)的科學(xué)，它是木材學(xué)的一個(gè)重要組成部分。木材力學(xué)性質(zhì) 是度量木材抵抗外力的能力，研究木材應(yīng)力與變形有關(guān)的性 質(zhì)及影響因素。木材作為一種非均質(zhì)的、 各向異性的天然高分子材料， 許 多性質(zhì)都有別于其它材料，而其力學(xué)性質(zhì)和更

6、是與其它均質(zhì) 材料有著明顯的差異。例如，木材所有力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)參數(shù)因 其含水率（纖維飽和點(diǎn)以下） 的變化而產(chǎn)生很大程度的改變； 木材會(huì)表現(xiàn)出介于彈性體和非彈性體之間的黏彈性，會(huì)發(fā)生 蠕變現(xiàn)象，并且其力學(xué)性質(zhì)還會(huì)受荷載時(shí)間和環(huán)境條件的影 響。木材力學(xué)性質(zhì)包括應(yīng)力與應(yīng)變、彈性、黏彈性（塑性、蠕 變）、強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、 扭曲強(qiáng)度、沖擊韌性等） 、硬度、抗劈力以及耐磨耗性等。木材受到外壓力時(shí) ,能抵抗外力壓縮變形破壞的能力 稱為抗壓強(qiáng)度 . 當(dāng)外部的壓力與木材纖維方向平行時(shí)的抗壓 強(qiáng)度被稱為順紋抗壓強(qiáng)度.木材順紋抗壓強(qiáng)度是指木材沿紋理方向承受壓力荷載的最大能力，主要用于誘導(dǎo)

7、結(jié)構(gòu)材和建 筑材的榫接合類似用途的容許工作應(yīng)力計(jì)算和柱材的選擇 等，如木結(jié)構(gòu)支柱、礦柱和家具中的腿構(gòu)件所承受的壓力。木材的順紋抗拉強(qiáng)度，是指木材沿紋理方向承受拉力 荷載的最大能力。木材的順紋抗拉強(qiáng)度較大，各種木材平均 約為 117.7-147.1MPa ，為順紋抗壓強(qiáng)度的 2-3 倍。木材在 使用中很少出現(xiàn)因被拉斷而破壞。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C-C 、C-O 鍵結(jié)合非常牢固，所以順拉破壞時(shí)的變形很小，通常應(yīng) 變值小于 1 3 ，而強(qiáng)度值卻很高。木材密度是決定木材強(qiáng)度和剛度的物質(zhì)基礎(chǔ)，是判斷 木材強(qiáng)度的最佳指標(biāo)。密度增大，木材強(qiáng)度和剛性增高；密

8、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。在通常的情況下，除去木材內(nèi)含物，如樹 脂、樹膠等，密度大的木材，其強(qiáng)度高，木材強(qiáng)度與木材密 度二者存在著下列指數(shù)關(guān)系方程：a=K pn,式中：c木材 強(qiáng)度；P木材密度；K和n常數(shù)，隨強(qiáng)度的性質(zhì)而 不同。木材抗彎強(qiáng)度是指木材承受逐漸施加彎曲荷載的最大 能力，可以用曲率半徑的大小來度量。它與樹種、樹齡、部 位、含水率和溫度等有關(guān)。木材抗彎強(qiáng)度亦稱靜曲強(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定于順紋抗拉和 順紋抗壓強(qiáng)

9、度之間的差異。因?yàn)槟静某惺莒o力抗彎荷載時(shí)， 常常因?yàn)閴嚎s而破壞，并因拉伸而產(chǎn)生明顯的損傷。對(duì)于抗 彎強(qiáng)度來說，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，而不是順紋抗拉比例極限時(shí)應(yīng)力。木材抵抗剪切應(yīng)力的最大能力，稱為抗剪強(qiáng)度。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)際應(yīng)用中發(fā)生橫紋剪切的現(xiàn)象不僅罕 見，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指標(biāo)進(jìn)行測定。木材 的橫紋抗剪強(qiáng)度為順紋抗剪強(qiáng)度的 34 倍。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 ,如圖。 剪切面平行于年輪的

10、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，破壞表面較光滑，但 略有起伏， 面上帶有細(xì)絲狀木毛。 剪切面垂直于年輪的徑面，剪切破壞時(shí)，其表面較為粗糙，不均勻而無明顯木毛。在擴(kuò) 大鏡下，早材的一些星散區(qū)域上帶有細(xì)木毛。常用木材物理力學(xué)性能物理力學(xué)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表1物理力學(xué)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分 級(jí)基本 密度/（g/ cm3）氣 干 密 度/( g/c m3)干縮度/% （生材一氣干）順紋 抗壓 強(qiáng)度/MPa抗彎強(qiáng)度/MPaPa順紋 抗剪 強(qiáng)度/MPa端面硬度/N徑向弦向生材 全干生材 氣干生材 全 干生材 氣干VVVVI0.30.32.910V0 9142160.756.03.59.56.0

11、73.015.1005030表2國內(nèi)常用樹種物理力學(xué)性能試驗(yàn)氣干密干縮率/%順紋抗彎抗彎順紋樹種時(shí)含度/（生材氣抗壓強(qiáng)度彈性抗剪水率(g/cm干）強(qiáng)度/MP模量強(qiáng)度/%3)徑向1弦/MPaa/GPa/MPa幵/N福建 柏15.0IIIIIIIIIIIIIIII銀杏15.0IIIIIIIIIIIIIIIIIII冷杉15.0IIIIIVIIIIIIIII杉松 冷杉15.0IIIIIIIIIIIIII云南 油松15.0II,IIIIIIII,IVII,IIIII,IIIIIIIIII落葉 松15.0III,IVVIIIIIIIVIIIII四川 紅杉15.0IIIIIIVIIIIIIIIIII云杉15

12、.01,11IIIIII,III,III,IIII濕地 松15.0IIIIIIIIIIIIIIIIIII紅松15.0IIIIIIIIIIIIIIIII廣東 松15.0IIIIIIIIIIIIIIIIIII馬尾 松15.0II,IIIII,IIIIVIIIIIIIIIII,III樟子 松15.0IIIIIIIIIIIIIIIII厶南 松15.0IIIIVIVII,IIIII,IIIIIII,III鐵杉15.0IIIIIIIIIII,IIIIIIIIII1陸均 松15.0IIIIIIIIIIIIIIIIIIIVIII雞毛 松15.0IIIIIIIIIIIIIIIVIII杉木15.0IIIIIIII

13、IIIIIIII消極 和15.0IIIIIIIIII械木15.0III,IVIIIIII,IVIII,IVIV,V刺楸15.0II,IIII,IIII,IIIII,IIIII,III江南 榿木15.0IIIIIIIIIII光皮 樺15.0IIIII,IIIIII,IVIII,IVIII,IV樹種試驗(yàn) 時(shí)含 水率/%氣干密度/（g/cm3）干縮率/% （生材氣 干）順紋抗壓 強(qiáng)度/MPa抗彎強(qiáng)度/MPa抗彎 彈性 模量 /GPa順紋 抗剪 強(qiáng)度/MPa端面硬徑向弦 向/N白樺15.0IIIII,IIIII,IIIII,IIIII,III秋楓15.0IIIII,IIIII,IIIII,IIIIV青

14、岡15.0IVIII,IVIVVIV,V水青 岡15.0IVIIIIIIIVIII麻棟15.0IVIII,IVIII,IVIIIVIV白棟15.0IVIIIIII,IVIVV柞木15.0III,IVII,IIIIII,IVIII,IVIV楓香15.0IIIII,IIIII.IIIII,IIIIII山核 桃15.0III,IVIIIIII,IVIIIIVIV核桃15.0II,IIIII,IIIII,IIIIIIII楓楊15.0IIIIIIII香樟15.0II ， IIIIIIIIIII鐵刀15.0IIIIIIIIIIIIIV黃檀15.0IVIVIV,VIV,VV槐樹15.0III,IVII,II

15、III,IIIII,IIIIII,IV鵝掌 楸15.0IIJIIIIIIIIIIII苦楝15.011川1IIII,IIIIIII,III水曲 柳15.0IIIIIIIIIIII,IVIII小葉 楊15.0III,III,III,IIII山楊15.0III,III,IIIIII,II擬赤 楊15.0III,IIIIIIII荷木15.0IIIIIIIIIIIIIII15.0VIV,VVVV樹種試驗(yàn) 時(shí)含 水率/%氣干密度/（g/cm3）干縮率/% （生材氣 干）順紋抗壓 強(qiáng)度/MPa抗彎強(qiáng)度/MPa抗彎 彈性 模量 /GPa順紋 抗剪 強(qiáng)度 /MPa/N徑向弦 向紫椴15.0IIIII,III,I

16、II青檀15.0IVIVIVIIIIV白榆15.0IIIIIIIII,IIIIII櫸樹15.0IVIIIIVIIIIV2印尼 漆15.0IIII(II)IIIIIIII人面 子15.0IIIIIIIIII,IIIIIIIII,IVII,III卄田芒15.0IIII,IIIII,IIIIII,IVIII,IVIV竹桃15.0IIIIIIIIII榴蓮15.0IIIIIIIIIII,IIIII,IIIII,IIIIIVIII異翅 香15.0IIIIIIIII,IIIII,IIIIIII,IIIIII杯裂 香15.0IV,VIII,IVIVVII,IVIV雙翅 龍腦 香15.0III,IVIII,VI

17、II,VIII,IVIIIIV,VI,IIIIII,IV龍腦 香15.0IVIIIIIIVIVVIII,VIV低垂 坡壘15.0VIIII,IIIIII,IVIIIVIV,V漸尖 葉坡 壘15.0III,IVIII,IVIII,IVIIIVIV深紅 婆羅 雙15.0II,IIIIIIII,IIIII,IIIIIIIIIII淺紅 婆羅 雙15.0IIIIIIIIIIIIII,IIII黃婆 羅雙15.0IIIIIIIIIIIIIII,IIIII白婆 羅雙15.0II,IIIIIIIII,IIIIIII,IVII,IIIIII樹種試驗(yàn) 時(shí)含 水率/%氣干密度/（g/cm3）干縮率/% （生材氣 干）

18、順紋抗壓 強(qiáng)度/MPa抗彎強(qiáng)度/MPa抗彎 彈性 模量 /GPa順紋 抗剪 強(qiáng)度/MPa端面硬度爪徑向弦 向平滑 婆羅 雙15.0VIIIIVVVVV醪雙15.0IVIIIIVVVVIV青梅15.0IVIIII,IIIIVIVVIV石棟15.0IVIIIIIIIVVIV海棠 木15.0IIIVIVII,IIIIIIII,IIIIVIV鐵力 木15.0VVVVVV坤甸 鐵木15.0VIVIV,VVIII,VIV濕地 木姜 子15.0IVIVIVIVIVIVI,III鐵刀 木15.0III,IVIIIIII,IVIIIIV黑黃 檀15.0IV,VIVIV,VIIIV寬葉 黃檀15.0IVIIIIV

19、IVIVIIIIV花黃 檀15.0VVV格木15.0IV,VVIV,V伯利 印茄15.0IVIIIIIIIIIVIV大甘 巴豆15.0IVIIIIVIVVVIV馬來 甘巴 豆15.0IVIIIIIVIVVIVIV印度 紫檀15.0IIIIIIIIIIIIIVIII3大花 米仔 、人15.0IIIIVIVIIIII,IIIIVII樹種試驗(yàn) 時(shí)含 水率/%氣干密度/（g/cm3）干縮率/% （生材氣 干）順紋抗壓 強(qiáng)度/MPa抗彎強(qiáng)度/MPa抗彎 彈性 模量 /GPa順紋 抗剪 強(qiáng)度/MPa/N徑向弦 向肉豆蔻15.0II,IIIIIIIIIIIIIIIIIII羽葉 番龍 眼15.0IIIIVIIIIIIIVIV子京 木15.0VIIIIVVVVV硬椴15.0III,IVIIIIIIII,IVIII,IVIIIVIIIVIII,V15.0II,IIIII,IIIIIIIIIIII柚木15.011川1IIIIII,IIIIIIIIIIIIIII南美 蟻木15.0VVIVVVV輕木15.0IIIIIIII巴西 黑檀15.0IVIVIVIII奧克 欖15.0IIIIIIIIIVII烏木1