木材的机械力学性质.ppt

第8章 木材的力学性质 主要介绍: 木材力学性质的基本概念、木材的应力—应变关系 木材的正交异向弹性、木材的黏弹性、木材的塑性 木材的强度与破坏、单轴应力下木材的变形与破坏特点 基本的木材力学性能指标 影响木材力学性质的主要因素等 目 录 8.1.1 应力与应变的概念 应力:指物体在外力作用下单位面积上的内力。 应变：外力作用下，物体单位长度上的尺寸或形状的变化。 8.1.2 应力与应变的关系 8.1.2.1 应力—应变曲线 应力—应变曲线：表示应力与应变的关系曲线。 曲线的终点M表示物体的破坏点。 8.1.2.2 比例极限与永久变形 比例极限应力：直线部分的上端点P对应的应力。 比例极限应变：直线部分的上端点P对应的应变。 。 塑性应变（永久应变）：应力超过弹性限度，这时如果除去应力，应变不 会完全回复，其中一部分会永久残留。 8.1.2.3 破坏应力与破坏应变 破坏应力、极限强度：应力在M点达到最大值，物体 产生破坏(σM)。 破坏应变：M点对应的应变(ε M ) 。 8.1.2.4 屈服应力 当应力值超过弹性限度值并保持基本上一定，而应变急剧增大，这种现象叫屈服，而应变突然转为急剧增大的转变点处的应力叫屈服应力(σY)。 8.1.2.5 木材应力与应变的关系 木材的应力与应变的关系属于既有弹性又有塑性的材料——黏弹性材料。在较小应力和较短时间的条件下，木材的性能十分接近于弹性材料；反之，则近似于黏弹性材料。 8.2 弹性与木材的正交异向弹性 8.2.1 弹性与弹性常数 8.2.1.1 弹性 弹性：应力解除后即产生应变完全回复的性质。 8.2.1.2 弹性常数 （1） 弹性模量和柔量 弹性模量（ E ）：物体产生单位应变所需要的应力，它表征材料抵抗变形能力的大小，E=应力/应变 物体的弹性模量值愈大，在外力作用下愈不易变形，材料的强度也愈大。 柔量：弹性模量的倒数，表征材料在荷载状态下产生变形的难易程度。 （2） 剪切弹性模量 剪切应力τ与剪切应变γ之间符合： τ=Gγ 或 γ=τ/G G 为剪切弹性模量，或刚性模量。 （3） 泊松比 物体的弹性应变在产生应力主轴方向收缩（拉伸）的同时还伴随有垂直于主轴方向的横向应变，将横向应变与轴向应变之比称为泊松比（ ? ）。 分子表示横向应变，分母表示轴向应变。 （4） 弹性常数 弹性模量E、剪切弹性模量G、泊松比通常统称为弹性常数。 8.2.2 木材的正交对称性与正交异向弹性 8.2.2.1 正交异向弹性 木材为正交异性体。弹性的正交异性为正交异向弹性。 8.2.2.2 木材的正交对称性 方程中有3个弹性模量、3个剪切弹性模量和3个泊松比。不同树种间的这9个常数值是存在差异。 8.3 木材的粘弹性 流变学：讨论材料荷载后的弹性和黏性的科学。(讨论材料荷载后应力---应变之间关系随时间变化的规律) 蠕变和松弛是黏弹性的主要内容。木材的黏弹性同样依赖于温度、负荷时间、加荷速率和应变幅值等条件，其中温度和时间的影响尤为明显。 8.3.1 木材的蠕变 8.3.1.1 蠕变 蠕变：在恒定应力下，木材应变随时间的延长而逐渐增大的现象。 瞬时弹性变形:与加荷速度相适应的变形，它服从于虎克定律； 黏弹性变形:加荷过程终止，木材立即产生随时间递减的弹性变形； 塑性变形:最后残留的永久变形。 差异： 黏弹性变形是纤维素分子链的卷曲或伸展造成的，变形是可逆的，但较弹性变形它具有时间滞后性。 塑性变形是纤维素分子链因荷载而彼此滑动，变形是不可逆转的。 8.3.1.2 蠕变曲线 OA-----加载后的瞬间弹性变形 AB-----蠕变过程，（t0→