木材的力學(xué)性質(zhì)

1、 第第8 8章章 木材的力學(xué)性質(zhì)木材的力學(xué)性質(zhì) 主要介紹: 木材力學(xué)性質(zhì)的基本概念、木材的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 木材的正交異向彈性、木材的黏彈性、木材的塑性 木材的強(qiáng)度與破壞、單軸應(yīng)力下木材的變形與破壞特點(diǎn) 基本的木材力學(xué)性能指標(biāo) 影響木材力學(xué)性質(zhì)的主要因素等8.1 應(yīng)力與應(yīng)變應(yīng)力與應(yīng)變8.3 木材的粘彈性木材的粘彈性8.4 木材的強(qiáng)度、韌性與破壞木材的強(qiáng)度、韌性與破壞8.5 木材主要力學(xué)性能指標(biāo)木材主要力學(xué)性能指標(biāo)8.6 影響木材力學(xué)性質(zhì)的主要因素影響木材力學(xué)性質(zhì)的主要因素8.7木材的容許應(yīng)力木材的容許應(yīng)力8.2 彈性與木材的正交異向彈性彈性與木材的正交異向彈性 應(yīng)力應(yīng)力:指物體在外力作用下單指物體

2、在外力作用下單位面積上的內(nèi)力。位面積上的內(nèi)力。 應(yīng)變：應(yīng)變：外力作用下，物體單位長(zhǎng)外力作用下，物體單位長(zhǎng)度上的尺寸或形狀的變化。度上的尺寸或形狀的變化。 順紋理加壓與順紋理剪切順紋理加壓與順紋理剪切壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力：壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力：剪應(yīng)力：剪應(yīng)力： 8.1.2.1 應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)變曲線：應(yīng)變曲線：表示應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系曲線。表示應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系曲線。 曲線的終點(diǎn)曲線的終點(diǎn)M表示物體的破壞點(diǎn)。表示物體的破壞點(diǎn)。ab應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變曲線（模式圖）應(yīng)變曲線（模式圖） 8.1.2.2 比例極限與永久變形比例極限與永久變形 比例極限應(yīng)力：直線部分的上端點(diǎn)比例極限應(yīng)力：直線部分

3、的上端點(diǎn)P對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。 比例極限應(yīng)變：直線部分的上端點(diǎn)比例極限應(yīng)變：直線部分的上端點(diǎn)P對(duì)應(yīng)的應(yīng)變。對(duì)應(yīng)的應(yīng)變。 塑性應(yīng)變（永久應(yīng)變）：應(yīng)力超過(guò)彈性限度，這時(shí)如果除去應(yīng)力，應(yīng)變不塑性應(yīng)變（永久應(yīng)變）：應(yīng)力超過(guò)彈性限度，這時(shí)如果除去應(yīng)力，應(yīng)變不 會(huì)完全回復(fù)，其中一部分會(huì)永久殘留。會(huì)完全回復(fù)，其中一部分會(huì)永久殘留。 ab應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變曲線（模式圖）應(yīng)變曲線（模式圖）8.1.2.3 破壞應(yīng)力與破壞應(yīng)變破壞應(yīng)力與破壞應(yīng)變 破壞應(yīng)力、極限強(qiáng)度：應(yīng)力在破壞應(yīng)力、極限強(qiáng)度：應(yīng)力在M點(diǎn)達(dá)到最大值，物點(diǎn)達(dá)到最大值，物體體 產(chǎn)生破壞產(chǎn)生破壞(M)。破壞應(yīng)變：破壞應(yīng)變：M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變( M

4、 ) 。ab應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變曲線（模式圖）應(yīng)變曲線（模式圖）8.1.2.4 屈服應(yīng)力屈服應(yīng)力 當(dāng)應(yīng)力值超過(guò)彈性限度值并保持基本上一定，當(dāng)應(yīng)力值超過(guò)彈性限度值并保持基本上一定，而應(yīng)變急劇增大，這種現(xiàn)象叫屈服，而應(yīng)變突然轉(zhuǎn)而應(yīng)變急劇增大，這種現(xiàn)象叫屈服，而應(yīng)變突然轉(zhuǎn)為急劇增大的轉(zhuǎn)變點(diǎn)處的應(yīng)力叫屈服應(yīng)力為急劇增大的轉(zhuǎn)變點(diǎn)處的應(yīng)力叫屈服應(yīng)力(Y)。8.1.2.5 木材應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系木材應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系 木材的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系屬于既有彈性又有塑木材的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系屬于既有彈性又有塑性的材料性的材料黏彈性材料。在較小應(yīng)力和較短時(shí)間黏彈性材料。在較小應(yīng)力和較短時(shí)間的條件下，木材的性能十分接近于彈性材料

5、；反之，的條件下，木材的性能十分接近于彈性材料；反之，則近似于黏彈性材料則近似于黏彈性材料。 8.2.1 彈性與彈性常數(shù)彈性與彈性常數(shù) 8.2.1.1 彈性彈性 彈性：彈性：應(yīng)力解除后即產(chǎn)生應(yīng)變完全回復(fù)的性質(zhì)。應(yīng)力解除后即產(chǎn)生應(yīng)變完全回復(fù)的性質(zhì)。 8.2.1.2 彈性常數(shù)彈性常數(shù) （1） 彈性模量和柔量彈性模量和柔量 彈性模量（彈性模量（ E ）：物體產(chǎn)生單位應(yīng)變所需要的應(yīng)力，它表征材料物體產(chǎn)生單位應(yīng)變所需要的應(yīng)力，它表征材料抵抗變形能力的大小，抵抗變形能力的大小，E=應(yīng)力應(yīng)力/應(yīng)變應(yīng)變 物體的彈性模量值愈大，在外力作用下愈不易變形，材料的物體的彈性模量值愈大，在外力作用下愈不易變形，材料的強(qiáng)

6、度也愈大。強(qiáng)度也愈大。 柔量：柔量：彈性模量的倒數(shù)，表征材料在荷載狀態(tài)下產(chǎn)生變形的難易彈性模量的倒數(shù)，表征材料在荷載狀態(tài)下產(chǎn)生變形的難易程度。程度。 （2 2） 剪切彈性模量剪切彈性模量 剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變與剪切應(yīng)變之間符合：之間符合： = =G G 或或 = =/ /G G G G 為剪切彈性模量，或剛性模量。為剪切彈性模量，或剛性模量。（3 3） 泊松比泊松比 物體的彈性應(yīng)變?cè)诋a(chǎn)生應(yīng)力主軸方向收縮（拉伸）的同時(shí)還物體的彈性應(yīng)變?cè)诋a(chǎn)生應(yīng)力主軸方向收縮（拉伸）的同時(shí)還伴隨有垂直于主軸方向的橫向應(yīng)變，將橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變之比伴隨有垂直于主軸方向的橫向應(yīng)變，將橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變之比稱為泊松

7、比（稱為泊松比（ ）。）。 分子表示橫向應(yīng)變，分母表示軸向應(yīng)變。分子表示橫向應(yīng)變，分母表示軸向應(yīng)變。（4 4） 彈性常數(shù)彈性常數(shù) 彈性模量彈性模量E E、剪切彈性模量、剪切彈性模量G G、泊松比通常統(tǒng)稱為彈性常數(shù)。、泊松比通常統(tǒng)稱為彈性常數(shù)。 8.2.2.1 正交異向彈性正交異向彈性 木材木材為正交異性體。彈性的正交異性為正交異向彈性。 8.2.2.2 木材的正交對(duì)稱性木材的正交對(duì)稱性 木材正交對(duì)稱性木材正交對(duì)稱性 方程中有方程中有3個(gè)彈性模量、個(gè)彈性模量、3個(gè)剪切彈性模量和個(gè)剪切彈性模量和3個(gè)個(gè)泊松比。不同樹(shù)種間的這泊松比。不同樹(shù)種間的這9個(gè)常數(shù)值是存在差異。個(gè)常數(shù)值是存在差異。木材是高度各

8、向異性材木材是高度各向異性材料，木材三個(gè)主方向的料，木材三個(gè)主方向的彈性模量即彈性模量即ELER ET。材料密度g/cm3含水率%ELMPaERMPaETMPaGLTMPaGLRMPaGTRMPaRTLRLT針葉樹(shù)材 云杉0.3901211583896496690758390.430.370.47 松木0.550101627211035736761172660.680.420.51 花旗松0.59091640013009009101180790.630.430.37闊葉樹(shù)材 輕木0.20096274296103200310330.660.230.49 核桃木0.5901111239117262

9、16908962280.720.490.63 白蠟?zāi)?.670915790151682789613102690.710.460.51山毛櫸0.750111370022401140106016104600.750.450.51幾種木材的彈性常數(shù)幾種木材的彈性常數(shù) 流變學(xué)：流變學(xué)：討論材料荷載后的彈性和黏性的科學(xué)。討論材料荷載后的彈性和黏性的科學(xué)。(討論材料荷載后應(yīng)討論材料荷載后應(yīng)力力-應(yīng)變之間關(guān)系應(yīng)變之間關(guān)系隨時(shí)間變化隨時(shí)間變化的規(guī)律的規(guī)律) 蠕變和松弛蠕變和松弛是黏彈性的主要內(nèi)容。木材的黏彈性同樣依賴于溫度、負(fù)是黏彈性的主要內(nèi)容。木材的黏彈性同樣依賴于溫度、負(fù)荷時(shí)間、加荷速率和應(yīng)變幅值等條件，

10、其中溫度和時(shí)間的影響尤為荷時(shí)間、加荷速率和應(yīng)變幅值等條件，其中溫度和時(shí)間的影響尤為明顯。明顯。 8.3.1 8.3.1 木材的蠕變木材的蠕變 8.3.1.1 8.3.1.1 蠕變?nèi)渥?蠕變：蠕變：在恒定應(yīng)力下，木材應(yīng)變隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大的現(xiàn)象。在恒定應(yīng)力下，木材應(yīng)變隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大的現(xiàn)象。 瞬時(shí)彈性變形瞬時(shí)彈性變形: :與加荷速度相適應(yīng)的變形，它服從于虎克定律；與加荷速度相適應(yīng)的變形，它服從于虎克定律； 黏彈性變形黏彈性變形: :加荷過(guò)程終止，木材立即產(chǎn)生隨時(shí)間遞減的彈性變形；加荷過(guò)程終止，木材立即產(chǎn)生隨時(shí)間遞減的彈性變形； 塑性變形塑性變形: :最后殘留的永久變形。最后殘留的永久變

11、形。 差異：差異： 黏彈性變形黏彈性變形是纖維素分子鏈的卷曲或伸展造成的，變形是可逆的，是纖維素分子鏈的卷曲或伸展造成的，變形是可逆的，但較彈性變形它具有時(shí)間滯后性。但較彈性變形它具有時(shí)間滯后性。 塑性變形塑性變形是纖維素分子鏈因荷載而彼此滑動(dòng)，變形是不可逆轉(zhuǎn)的。是纖維素分子鏈因荷載而彼此滑動(dòng)，變形是不可逆轉(zhuǎn)的。 8.3.1.2 蠕變曲線蠕變曲線 OA-加載后的瞬間彈性變形加載后的瞬間彈性變形 AB-蠕變過(guò)程，（蠕變過(guò)程，（t0t1）t BC1 -卸載后的瞬間彈性回復(fù)，卸載后的瞬間彈性回復(fù)，BC1=OA C1D-蠕變回復(fù)過(guò)程，蠕變回復(fù)過(guò)程，t 緩慢回復(fù)緩慢回復(fù) 故蠕變故蠕變AB包括兩個(gè)組分：包

12、括兩個(gè)組分： 彈性的組分彈性的組分C1C2初次蠕變（彈性后效變形）初次蠕變（彈性后效變形） 剩余永久變形剩余永久變形C2C3=DE二次蠕變（塑性變形）二次蠕變（塑性變形） 木材蠕變曲線變化表現(xiàn)的正是木材的黏彈性質(zhì)。木材蠕變曲線變化表現(xiàn)的正是木材的黏彈性質(zhì)。木材的蠕變曲線木材的蠕變曲線8.3.1.3 蠕變規(guī)律蠕變規(guī)律 （1 1）對(duì)木材施載產(chǎn)生瞬時(shí)變形后，變形有一隨時(shí)間推移而）對(duì)木材施載產(chǎn)生瞬時(shí)變形后，變形有一隨時(shí)間推移而增大的蠕變過(guò)程；增大的蠕變過(guò)程；（2 2）卸載后有一瞬時(shí)彈性恢復(fù)變形，在數(shù)值上等于施載時(shí)）卸載后有一瞬時(shí)彈性恢復(fù)變形，在數(shù)值上等于施載時(shí)的瞬時(shí)變形；的瞬時(shí)變形；（3 3）卸載后有

13、一隨時(shí)間推移而變形減小的蠕變恢復(fù)，在此）卸載后有一隨時(shí)間推移而變形減小的蠕變恢復(fù)，在此過(guò)程中的是可恢復(fù)蠕變部分；過(guò)程中的是可恢復(fù)蠕變部分；（4 4）在完成上述蠕變恢復(fù)后，變形不再回復(fù)，而殘留的變）在完成上述蠕變恢復(fù)后，變形不再回復(fù)，而殘留的變形為永久變形，即蠕變的不可恢復(fù)部分；形為永久變形，即蠕變的不可恢復(fù)部分；（5 5）蠕變變形值等于可恢復(fù)蠕變變形值和不可恢復(fù)蠕變變）蠕變變形值等于可恢復(fù)蠕變變形值和不可恢復(fù)蠕變變形值之和。形值之和。8.3.1.4 單向應(yīng)力循環(huán)加載時(shí)的蠕變特點(diǎn)單向應(yīng)力循環(huán)加載時(shí)的蠕變特點(diǎn) 以一個(gè)方向的應(yīng)力循環(huán)作用于木材，每個(gè)應(yīng)力加載以一個(gè)方向的應(yīng)力循環(huán)作用于木材，每個(gè)應(yīng)力加載

14、卸載卸載周期都會(huì)殘留一個(gè)變形，在熱力學(xué)上，曲線所包圍的面積相當(dāng)周期都會(huì)殘留一個(gè)變形，在熱力學(xué)上，曲線所包圍的面積相當(dāng)于各周期中能量的消耗。于各周期中能量的消耗。 反復(fù)加載反復(fù)加載- -卸載的應(yīng)力卸載的應(yīng)力- -應(yīng)變周期圖應(yīng)變周期圖 8.3.1.5 蠕變的消除蠕變的消除 對(duì)木材施加一荷載，荷載初期產(chǎn)生應(yīng)力對(duì)木材施加一荷載，荷載初期產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線OAOA，卸卸載產(chǎn)生曲線載產(chǎn)生曲線A B ，殘留了永久變形殘留了永久變形OB 。為了使永久變形為了使永久變形消失而重新獲得物體的原來(lái)形狀，必須施加與產(chǎn)生曲線應(yīng)力符號(hào)消失而重新獲得物體的原來(lái)形狀，必須施加與產(chǎn)生曲線應(yīng)力符號(hào)相反的應(yīng)力相反的應(yīng)力OC

15、，而形成這段曲線而形成這段曲線B C ；OC B C C D D E E O B D 多向應(yīng)力作用下蠕變的消除多向應(yīng)力作用下蠕變的消除 8.3.2.1 松弛松弛 松弛松弛:在恒定應(yīng)變條件下應(yīng)力隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減少的現(xiàn)象。在恒定應(yīng)變條件下應(yīng)力隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減少的現(xiàn)象。 松弛與蠕變的區(qū)別在于：松弛與蠕變的區(qū)別在于：在蠕變中，應(yīng)力是常數(shù)，應(yīng)變是隨時(shí)在蠕變中，應(yīng)力是常數(shù)，應(yīng)變是隨時(shí)間變化的可變量；而在松弛中，應(yīng)變是常數(shù)，應(yīng)力是隨時(shí)間間變化的可變量；而在松弛中，應(yīng)變是常數(shù)，應(yīng)力是隨時(shí)間變化的可變量。變化的可變量。 8.3.2.2 松弛曲線松弛曲線 松弛曲線松弛曲線:應(yīng)力應(yīng)力時(shí)間曲線時(shí)間曲線 m為松

16、弛系數(shù)。為松弛系數(shù)。 松弛系數(shù)隨樹(shù)種和應(yīng)力種類松弛系數(shù)隨樹(shù)種和應(yīng)力種類而有不同，但更受密度和含而有不同，但更受密度和含水率影響，水率影響，m值與密度成反值與密度成反比，與含水率成正比。比，與含水率成正比。黏彈性材料的松弛曲線黏彈性材料的松弛曲線( (應(yīng)變的速度為常數(shù)應(yīng)變的速度為常數(shù)) ) 設(shè)計(jì)木材作為承重構(gòu)件設(shè)計(jì)木材作為承重構(gòu)件,應(yīng)力或荷載重應(yīng)控制在彈性極限應(yīng)力或荷載重應(yīng)控制在彈性極限或蠕變極限范圍之內(nèi)。或蠕變極限范圍之內(nèi)。 8.3.3.1 塑性與塑性變形塑性與塑性變形 塑性變形塑性變形:當(dāng)施加于木材的應(yīng)力超過(guò)木材的彈性限度時(shí)，去除當(dāng)施加于木材的應(yīng)力超過(guò)木材的彈性限度時(shí)，去除外力后，木材仍會(huì)殘

17、留一個(gè)當(dāng)前不能恢復(fù)的變形，將這個(gè)變外力后，木材仍會(huì)殘留一個(gè)當(dāng)前不能恢復(fù)的變形，將這個(gè)變形稱為塑性變形。形稱為塑性變形。 塑性塑性:木材所表現(xiàn)出的這一性質(zhì)稱為塑性。木材所表現(xiàn)出的這一性質(zhì)稱為塑性。 木材的塑性是由于在應(yīng)力作用下，木材的塑性是由于在應(yīng)力作用下，高分子結(jié)構(gòu)的變形及高分子結(jié)構(gòu)的變形及相互間相對(duì)移動(dòng)相互間相對(duì)移動(dòng)的結(jié)果。木材屬于塑性較小的材料。的結(jié)果。木材屬于塑性較小的材料。 8.3.3.2 木材塑性的影響因素木材塑性的影響因素 影響木材塑性的重要因素有木材的影響木材塑性的重要因素有木材的多孔性、木材的含水率和多孔性、木材的含水率和溫度，其中含水率和溫度溫度，其中含水率和溫度的影響十分顯

18、著。的影響十分顯著。 含水率含水率:隨隨W 而增大。而增大。 溫溫 度度:隨隨T 而加大，這種性質(zhì)往往被稱為熱塑性。而加大，這種性質(zhì)往往被稱為熱塑性。 8.3.3.3 木材塑性的應(yīng)用木材塑性的應(yīng)用 干燥時(shí)，木材由于不規(guī)則干縮所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力干燥時(shí)，木材由于不規(guī)則干縮所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力會(huì)破壞其組織的內(nèi)聚力，而塑性的產(chǎn)生可以抵消一會(huì)破壞其組織的內(nèi)聚力，而塑性的產(chǎn)生可以抵消一部分木材的內(nèi)應(yīng)力。部分木材的內(nèi)應(yīng)力。 8.4.1 木材的強(qiáng)度木材的強(qiáng)度 強(qiáng)度是指材料抵抗其受施應(yīng)力而不致破壞的能力，表強(qiáng)度是指材料抵抗其受施應(yīng)力而不致破壞的能力，表示單位截面積上材料的最大承載能力。示單位截面積上材料的最大承載能力。

19、木材是各向異性的高分子材料，根據(jù)所施加應(yīng)力的方木材是各向異性的高分子材料，根據(jù)所施加應(yīng)力的方式和方向的不同，木材具有順紋抗拉強(qiáng)度、順紋抗壓強(qiáng)度、式和方向的不同，木材具有順紋抗拉強(qiáng)度、順紋抗壓強(qiáng)度、橫紋抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等多項(xiàng)力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)參數(shù)。橫紋抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等多項(xiàng)力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)參數(shù)。 8.4.2 木材的韌性木材的韌性 韌性韌性是指材料在不致破壞的情況下所能抵御是指材料在不致破壞的情況下所能抵御的瞬時(shí)最大沖擊能量值。的瞬時(shí)最大沖擊能量值。 韌性材料往往是強(qiáng)度大的材料，但也有不符韌性材料往往是強(qiáng)度大的材料，但也有不符合這個(gè)關(guān)系的合這個(gè)關(guān)系的。 8.4.3 木材的破壞木材的破壞 8.4.3.1

20、破壞破壞 木材結(jié)構(gòu)破壞是指其組織結(jié)構(gòu)在外力或外部木材結(jié)構(gòu)破壞是指其組織結(jié)構(gòu)在外力或外部環(huán)境作用下發(fā)生斷裂、扭曲、錯(cuò)位，而使木材宏環(huán)境作用下發(fā)生斷裂、扭曲、錯(cuò)位，而使木材宏觀整體完全喪失或部分喪失原有物理力學(xué)性能的觀整體完全喪失或部分喪失原有物理力學(xué)性能的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 8.4.3.2 木材破壞的原因木材破壞的原因 纖維素賦予木材彈性和強(qiáng)度；纖維素賦予木材彈性和強(qiáng)度； 木質(zhì)素賦予木材硬度和剛性；木質(zhì)素賦予木材硬度和剛性； 半纖維素起填充作用，它賦予木材剪切強(qiáng)度。半纖維素起填充作用，它賦予木材剪切強(qiáng)度。 從細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)物質(zhì)的性質(zhì)來(lái)看，從細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)物質(zhì)的性質(zhì)來(lái)看，木材發(fā)生破壞的原

21、因是微纖絲和纖維素骨架的填充木材發(fā)生破壞的原因是微纖絲和纖維素骨架的填充物的撕裂，或纖維素骨架的填充物的剪切，或纖維物的撕裂，或纖維素骨架的填充物的剪切，或纖維被壓潰所引起。任何條件對(duì)木材破壞的決定性作用被壓潰所引起。任何條件對(duì)木材破壞的決定性作用都取決于應(yīng)力狀態(tài)的類型都取決于應(yīng)力狀態(tài)的類型。 8.4.4.1順紋壓縮順紋壓縮 順紋壓縮破壞的宏觀征狀：最初現(xiàn)象是橫跨側(cè)面的細(xì)線條，順紋壓縮破壞的宏觀征狀：最初現(xiàn)象是橫跨側(cè)面的細(xì)線條，隨著作用力加大，變形隨之增加，材面上開(kāi)始出現(xiàn)皺褶。隨著作用力加大，變形隨之增加，材面上開(kāi)始出現(xiàn)皺褶。 破壞形狀和破壞部位常取決于木材含水率和硬度等因素。破壞形狀和破壞部

22、位常取決于木材含水率和硬度等因素。濕材和軟材濕材和軟材以端部壓潰破壞最為常見(jiàn)，破壞出現(xiàn)在應(yīng)力集中以端部壓潰破壞最為常見(jiàn)，破壞出現(xiàn)在應(yīng)力集中的地方的地方。干的木材干的木材通常產(chǎn)生劈裂而破壞，這是由于纖維或木通常產(chǎn)生劈裂而破壞，這是由于纖維或木射線的撕裂，而非木射線與鄰接的構(gòu)造分子之間的分離。射線的撕裂，而非木射線與鄰接的構(gòu)造分子之間的分離。 8.4.4.2橫紋壓縮橫紋壓縮 木材橫紋壓縮是指作用力方向與木材紋理方向相垂直的壓縮。木材橫紋壓縮是指作用力方向與木材紋理方向相垂直的壓縮。 木材進(jìn)行壓縮時(shí)，應(yīng)力木材進(jìn)行壓縮時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是一條非線性的曲線：應(yīng)變關(guān)系是一條非線性的曲線： 常規(guī)型常規(guī)型是散孔

23、材橫壓時(shí)的特征，為不具平臺(tái)的連續(xù)曲線。是散孔材橫壓時(shí)的特征，為不具平臺(tái)的連續(xù)曲線。 三段型三段型是針葉樹(shù)材和闊葉樹(shù)材是針葉樹(shù)材和闊葉樹(shù)材 環(huán)孔材環(huán)孔材徑向徑向受壓時(shí)的特征曲線受壓時(shí)的特征曲線:橫紋壓縮應(yīng)力橫紋壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線OA-早材的彈性曲線早材的彈性曲線AB-早材壓損過(guò)程曲線早材壓損過(guò)程曲線BC-晚材彈性曲線晚材彈性曲線而當(dāng)弦向壓縮時(shí)不出現(xiàn)而當(dāng)弦向壓縮時(shí)不出現(xiàn)3段式曲線段式曲線 8.4.4.3順紋拉伸順紋拉伸 木材順紋拉伸破壞主要是縱向撕裂和微纖絲之間的剪木材順紋拉伸破壞主要是縱向撕裂和微纖絲之間的剪切。切。微纖絲縱向結(jié)合非常牢固，所以順紋拉伸時(shí)的變形不微纖絲縱向結(jié)合非常牢固，所以

24、順紋拉伸時(shí)的變形不大，通常應(yīng)變值小于大，通常應(yīng)變值小于1%3%，強(qiáng)度值卻很高。即使在這，強(qiáng)度值卻很高。即使在這種情況下，微纖絲本身的拉伸強(qiáng)度也未能充分發(fā)揮，因?yàn)榉N情況下，微纖絲本身的拉伸強(qiáng)度也未能充分發(fā)揮，因?yàn)槟静牡睦w維會(huì)在微纖絲之間撕開(kāi)。木材順紋剪切強(qiáng)度特別木材的纖維會(huì)在微纖絲之間撕開(kāi)。木材順紋剪切強(qiáng)度特別低，通常只有順紋抗拉強(qiáng)度的低，通常只有順紋抗拉強(qiáng)度的6%10%。順紋拉伸時(shí)，。順紋拉伸時(shí)，微纖絲之間產(chǎn)生滑移使微纖絲撕裂破壞，其破壞斷面通常微纖絲之間產(chǎn)生滑移使微纖絲撕裂破壞，其破壞斷面通常呈鋸齒狀、細(xì)裂片狀或針狀撕裂。其斷面形狀的不規(guī)則程呈鋸齒狀、細(xì)裂片狀或針狀撕裂。其斷面形狀的不規(guī)則程

25、度，取決于木材順拉強(qiáng)度和順剪強(qiáng)度之比值。一般健全材度，取決于木材順拉強(qiáng)度和順剪強(qiáng)度之比值。一般健全材該比值較大，破壞常在強(qiáng)度較弱的部位剪切開(kāi)，破壞斷面該比值較大，破壞常在強(qiáng)度較弱的部位剪切開(kāi)，破壞斷面不平整，呈鋸齒狀木茬。不平整，呈鋸齒狀木茬。 8.4.4.4橫紋拉伸橫紋拉伸 木材橫紋拉伸分徑向拉伸和弦向拉伸。木材橫紋拉伸分徑向拉伸和弦向拉伸。 木材的橫紋拉伸強(qiáng)度很低，只有順紋拉伸強(qiáng)度的木材的橫紋拉伸強(qiáng)度很低，只有順紋拉伸強(qiáng)度的1/351/65。由此可知，木材在徑向和弦向拉伸時(shí)的強(qiáng)。由此可知，木材在徑向和弦向拉伸時(shí)的強(qiáng)度差，取決于木材密度及射線的數(shù)量與結(jié)構(gòu)。度差，取決于木材密度及射線的數(shù)量與結(jié)

26、構(gòu)。 8.4.4.5順紋剪切順紋剪切 順紋剪切、橫紋剪切和切斷。木材使用中最順紋剪切、橫紋剪切和切斷。木材使用中最常見(jiàn)的為順紋剪切，又分為弦切面和徑切面。常見(jiàn)的為順紋剪切，又分為弦切面和徑切面。 木材順紋剪切的破壞特點(diǎn)是木材纖維在平行木材順紋剪切的破壞特點(diǎn)是木材纖維在平行于紋理的方向發(fā)生了相互滑移。弦切面的剪切破于紋理的方向發(fā)生了相互滑移。弦切面的剪切破壞（剪切面平行于生長(zhǎng)輪）常出現(xiàn)于早材部分，壞（剪切面平行于生長(zhǎng)輪）常出現(xiàn)于早材部分，在早材和晚材交界處滑移，破壞表面較光滑。徑在早材和晚材交界處滑移，破壞表面較光滑。徑切面剪切破壞（剪切面垂直于年輪），其表面較切面剪切破壞（剪切面垂直于年輪），

27、其表面較粗糙。粗糙。 根據(jù)根據(jù)外力種類外力種類劃分有：壓縮強(qiáng)度（包括順劃分有：壓縮強(qiáng)度（包括順紋抗壓強(qiáng)度，橫紋抗壓強(qiáng)度，局部抗壓強(qiáng)度）、紋抗壓強(qiáng)度，橫紋抗壓強(qiáng)度，局部抗壓強(qiáng)度）、拉伸強(qiáng)度（包括順紋抗拉強(qiáng)度，橫紋抗拉強(qiáng)拉伸強(qiáng)度（包括順紋抗拉強(qiáng)度，橫紋抗拉強(qiáng)度）、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、扭曲強(qiáng)度、沖擊度）、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、扭曲強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度、抗劈力等。韌性、硬度、抗劈力等。 按按加載速度和作用方法加載速度和作用方法劃分有：靜態(tài)強(qiáng)度、劃分有：靜態(tài)強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度。沖擊強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度。8.5 木材主要力學(xué)性能指標(biāo)木材主要力學(xué)性能指標(biāo)8.5.1抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度8.5.2

28、抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度8.5.3抗彎強(qiáng)度與抗彎彈性模量抗彎強(qiáng)度與抗彎彈性模量8.5.4抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度8.5.5沖擊韌性沖擊韌性8.5.6硬度與耐磨性硬度與耐磨性8.5.7抗劈力抗劈力8.6.1 木材密度的影響木材密度的影響8.6.2 含水率的影響含水率的影響8.6.3 溫度的影響溫度的影響8.6.4 長(zhǎng)期荷載的影響長(zhǎng)期荷載的影響8.6.5 紋理方向及超微構(gòu)造的影響紋理方向及超微構(gòu)造的影響8.6.6 缺陷的影響缺陷的影響l8.6.1 木材密度的影響木材密度的影響l木材密度是決定木材強(qiáng)度和剛度的物質(zhì)基礎(chǔ)。木材密度是決定木材強(qiáng)度和剛度的物質(zhì)基礎(chǔ)。密度增大，木材強(qiáng)度和剛性增高；密度增大，木材強(qiáng)度和剛性增高

29、；密度增大，木材的彈性模量呈線性增高；密度增大，木材的彈性模量呈線性增高；密度增大，木材韌性也成比例地增長(zhǎng)。密度增大，木材韌性也成比例地增長(zhǎng)。8.6.1 木材密度的影響木材密度的影響8.6.2 含水率的影響含水率的影響8.6.3 溫度的影響溫度的影響8.6.4 長(zhǎng)期荷載的影響長(zhǎng)期荷載的影響8.6.5 紋理方向及超微構(gòu)造的影響紋理方向及超微構(gòu)造的影響8.6.6 缺陷的影響缺陷的影響 8.6.2 含水率的影響含水率的影響 當(dāng)含水率處在纖維飽和點(diǎn)以下時(shí)，隨著含水率的下降，木材力學(xué)強(qiáng)度急劇增加。 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A橫向抗彎；B順紋抗壓；C順紋抗剪8.6.1 木材密度的影響木材密度的影響8.6.2 含水率的影響含水率的影響8.6.3 溫度的影響溫度的影響8.6.4 長(zhǎng)期荷載的影響長(zhǎng)期荷載的影響8.6.5 紋理方向及超微構(gòu)造的影響紋理方向及超微構(gòu)造的影響8.6.6 缺陷的影響缺陷的影響 木材強(qiáng)度隨溫度升高而較為均勻地下降。濕材隨溫度升高而強(qiáng)度下降的程度明顯高于干材。 溫度溫度- -含水率對(duì)木材力學(xué)強(qiáng)度的影響含水率對(duì)木材力學(xué)強(qiáng)度的影響8.6.1 木材密度的影響木材密度的影響8.6.2 含水率的影響含水率的影響8.6.3 溫度的影響溫度的影響8.6.4 長(zhǎng)期荷載的影響長(zhǎng)期荷載