《木材的力学性质》ppt课件

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1、第八章木材的力学性质(TheMechanicalPropertiesofWood)木材抵抗外部机械力作用的能力称木材的力学性质。木材的力学性质包括弹性、粘弹性、硬度、韧性、各类强度和工艺性质等。第一节木材力学性质的基本概念（fundamentalconceptofwoodymechanicalproperties）1.应力(stress)：材料在外力作用下，单位面积上所产生的内力。2.应变(strain)：单位长度上所产生的变形。3.应力—应变图(stress-straincurve)：以应力为纵坐标，以应变为横坐标，表示应力和应变关系的曲线。简单应力中，当压力方向平行于纹

2、理作用于短柱上时，则产生顺纹压应力。当在同一直线上两个方向相反，平行于木材纹理的外力作用于木材时，则产生顺纹拉伸应力。当平行于木材纹理的外力作用于木材，欲使其一部分与他它由内在联结的另一部分相脱离，会产生顺纹剪应力。当作用力与木材纹理相垂直时，木材上则会产生横纹的压、拉、剪应力或剪断应力。横纹应力又有径向和弦向之分。同一木材受力的性质和方向不同，应力和应变值亦各不相同。一、基本概念（一）弹性和塑性1.弹性(elasticity)—物体在卸除发生变形的载荷后，恢复其原有形状、尺寸或位置的能力。2.塑性(plasticity)—物体在外力作用下，当应变增长的速度大于应力增长的速

3、度，外力消失后木材产生的永久残留变形部分，即为塑性变形，木材的这一性质称塑性。图9—1为杉木弯曲时的应力—应变图。木材在比例极限应力下可近似看作弹性，在这极限以上的应力就会产生塑性变形或发生破坏。直线部分的顶点a为比例极限，从a到b虽不是直线，但属弹性范围，b点为弹性极限。a、b两点非常接近，一般不加区分。a应变（%）图9-1杉木弯曲时应力与应变图解应力（MPa）b比例极限弹性极限破坏（二）柔量(compliance)和模量(modulus)在弹性极限范围，大多数材料的应力和应变之间存在着一定的指数关系：—应变—应力实践证明，木材的n=1，因此上式可写成：а—柔量α—为应力

4、、应变曲线的直线部分与水平轴的夹角。柔量的倒数а-1，即为弹性模量E，简称模量。弹性模量E(modulusofelasticity)—在弹性极限范围内，物体抵抗外力改变其形状或体积的能力。它是材料刚性的指标。木材的拉伸、压缩和弯曲模量大致相等，但压缩的弹性极限比拉伸的要低得多。二、分类（一）按力学性质分1.强度(strength)—是抵抗外部机械力破坏的能力。2.硬度(hardness)—是抵抗其它刚性物体压入的能力。3.刚性(rigidity)—是抵抗外部机械力造成尺寸和形状变化的能力。4.韧性(toughness)—是木材吸收能量和抵抗反复冲击载荷，或抵抗超过比例极限的

5、短期应力的能力。（二）按载荷形式分1.静力载荷（statictestload）是缓慢而均匀的施载形式。木材强度测试除冲击外，都为静力载荷；胶合板在热压机中的加载形式也属静力载荷。2.冲击载荷（shockload）集中全部载荷在瞬间猛击的施载形式。如锻锤机下垫木所承受的载荷形式。3.振动载荷依次改变力的大小和方向的一种载荷形式。如枕木在铁轨下承受的载荷形式。4.长期载荷（long-periodload）力作用时间相当长的一种施载形式。如木屋架、木梁和木柱的承载形式。（三）按作用力的方式分有拉伸（tension）、压缩（conpression）、剪切（shearing）、弯曲（

6、bending;curve）、扭转（twist）及纵向弯曲（longitudinalbending）等。（四）按作用力的方向分有顺纹（alongthegrain）和横纹（acrosstothegrain）。横纹又分为径向（radial）和弦向（tangential）。（五）按工艺要求分1.抗劈力（cleavageability）是木材在尖削作用下，抵抗沿纹理方向劈开的能力。它与木材加工时劈开难易、握钉牢度和切削阻力等都有密切的关系。2.握钉力（nail-holdingability）是木材抵抗钉子拔出的能力。它的大小取决于木材与钉子间的摩擦力、木材含水率、密度、硬度、弹性、

7、纹理方向、钉子种类及与木材接触状况等。3.弯曲能力（bendingability）是指木材弯曲破坏前的最大弯曲能力。可以用曲率半径的大小来度量。它与树种、树龄、部位、含水率和温度等有关。4.耐磨性（abrasionofwood）是木材抵抗磨损的能力。木材磨损是在表面受摩擦、挤压、冲击和剥蚀等，以及这些因子综合作用时，所产生的表面化过程。第二节木材的正交异向性和弹性一、木材的正交异向性（一）概述木材是天然生长的生物材料，由于组织构造的因素决定了木材的各向异性（anisotropy）。木材的圆柱对称性—由于树干包括许多