木材力学性能(参考)课件.pptVIP

第6章木材力学性质木材力学性质：——木材在外力作用下,在变形和破坏方面所表现出来的性质。木材的力学性质主要包括：——弹性、塑性、蠕变、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、冲击韧性、抗劈力、抗扭强度、硬度和耐磨性等。

木材力学性质的各向异性（材料力学的基本假设）——与一般钢材、混凝土及石材等材料不同，木材属生物材料，其构造的各向异性导致其力学性质的各向异性。因此，木材力学性质指标有顺纹、横纹、径向、弦向之分。学习木材力学性质的意义——掌握木材的特性，合理选才、用材。

学习难点——木材力学性质基本概念的理解、木材力学性质特点及其影响因素。本章重点——掌握木材主要力学性质的种类、受力方式及其测定方法。——木材允许应力的确定。

6.1木材力学基础理论与特点6.1.1应力与应变6.1.1.1应力应力：分布内力的集度（N／m）2应力的基本类型：拉应力、压应力、剪应力

拉应力uＰＰＰＰσ=P/A压应力uσ=-P/A剪应力ＰuＰτ=P/AQＰＰ

P6.1.1.2应变ε=±⊿L/L⊿LL6.1.1.3应力、应变的关系在弹性范围内，有σ∝ε

引入的比例常数Eσ=Eε(胡克定理)式中：E——拉压弹性模量，与材料有关，由实验获得，是材料的刚性指标。实验表明:木材的抗压、抗拉及抗弯时的E值大致相等。

6.1.2比例极限、弹性变形、永久变形（1）比例极限（σ）（比例极限工程意义）P实验表明:木材抗压比例极限σ比抗P拉时小得多。（2）弹性变形（3）永久变形

6.1.3刚度、脆性、韧性和塑性（1）刚度——材料抵抗变形的能力木材具有较高的刚度－密度比，故可用于建筑材料。（2）脆性——材料在破坏之前无明显变形的性质。

木材的脆性与树种、生长环境、遗传、生长应力、缺陷和腐朽有关。??脆性大的木材，一般质量较轻，纤维素的含量低。生长轮特别宽的针叶树材及生长轮特别窄的阔叶树材易形成脆性木材。?

（3）韧性——材料抵抗冲击的能力（KJ／m）2韧性大的木材抗冲击能力强，抗劈性也强。所以工程中用木材的抗冲击性和抗劈性来表示木材的韧性。（4）塑性——材料所具有的保持不可恢复的变形的性质。

木材属于非完全弹性材料，仅在一定范围内具有弹性，超过此范围后，木材即产生塑性变形。l木材的塑性与树种、树龄、温度、含水率有关。一般地，木材的塑性随温度及含水率的升高而增大。（木材的主要成分）l木材塑性的工程应用——l

6.1.4木材的粘弹性6.1.4.1弹性固体与粘性流体的变形特性（1）弹性固体具有确定的形状，变形只与外力有关，与时间无关。卸除外力后，变形消失，恢复原形。

（2）粘性流体无确定的形状，取决于容器。变形除与外力有关外还与时间有关，产生不可逆的流动变形。6.1.4.2木材的粘弹性木材为生物高分子材料，具有弹性固体和粘性流体的特性。同时具有弹性和粘性两种不同机制的变形。体现着弹性固体和流体的综合特性。木材的这种特性称为木材的粘弹性。如蠕变及松弛。

（1）木材蠕变木材蠕变——木材在恒应力下其变形随时间的增加而增大的现象。木材蠕变过程的三种变形：瞬时弹性变形（服从胡克定理）??弹性滞后变形（粘弹性）纤维素分子链的卷曲或伸展所致。塑性变形（塑性）纤维素分子链间的相对滑动所致。?

（2）木材松弛现象木材松弛——木材在恒应变下应力随时间的增长而减小的现象。有蠕变必有松弛，反l之亦然。蠕变及松弛与木材的树种l（密度）有关，还与温度及含水率有关。（3）蠕变与松弛对工程的影响

（4）木材蠕变特性研究简介?木材的蠕变特性曲线是一粘弹性曲线。?木材的蠕变变形由三个部分组成：第一部分是由木材内部高度结晶的微纤丝构架而引起的弹性变形，这种变形是瞬间完成；

（4）木材蠕变特性研究简介第二部分是链段的伸展而引起的延迟弹性变形，这种变形是随时间而变化的；第三部分是高分子的相互滑移引起的粘性流动。

力学模型，

数学模型根据流变学理论，其任一瞬时的蠕变柔量J（t）为：

5.1.5木材力学性质的特点5.1.5.1木材性质的层次性o针叶材阔叶树层次状明显，木材横切面上可以见o到致密的晚材与组织疏松的早材构成年轮而成同心园状。径切面上早晚材交替为平行的条纹；弦切面上则交替为“V”形花纹；木材力学性能各轮多少有点差异。

5.1.5.2多孔性oo木材主要是细胞组成，微观构造上横切面所观察到细胞断面为孔眼；径切面、弦切面上为中空管状，及细胞壁上纹孔等；宏观构造上，导管分子孔状结构等。

5.1.5.3木材力学性质各向异性前述木材物理性质（干缩性、热、电、声学等）构造性质各向异性，o同样木材力学性质亦存在着各向异性。木材大多数细胞轴向排列，仅少量木射线径向排列。木材为中空的管状细胞组成，其各个方向施加外力，木材破坏时产生的极限应力不同