强度、韧性和破坏木材力学性质主要指标 - 强度、韧性和破坏,木材力学性质主要指标
材料的力学性能包括
材料的力学性能包括材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的力学特性，包括强度、韧性、硬度、塑性等方面。
这些性能对于材料的选择、设计和应用具有重要的指导意义。
下面将分别介绍材料的力学性能。
首先，强度是材料抵抗外力破坏的能力。
材料的强度可以分为拉伸强度、压缩强度、剪切强度等。
拉伸强度是指材料在拉伸作用下抵抗破坏的能力，压缩强度是指材料在压缩作用下抵抗破坏的能力，剪切强度是指材料在剪切作用下抵抗破坏的能力。
强度的大小直接影响着材料的使用安全性和可靠性，因此在材料选择和设计中需要充分考虑材料的强度。
其次，韧性是材料在外力作用下抵抗破坏的能力。
韧性是材料抵抗断裂的能力，通常用断裂韧性来表示。
断裂韧性是指材料在受到外力作用下能够吸收能量并抵抗断裂的能力。
韧性越大，材料在外力作用下越不容易发生断裂，具有更好的抗破坏能力。
因此，韧性是衡量材料抗破坏能力的重要指标之一。
另外，硬度是材料抵抗划伤、压痕和穿透的能力。
硬度是材料抵抗外力作用而不易产生形变或破坏的能力。
硬度的大小直接影响着材料的耐磨性和耐久性，对于一些需要长期使用的材料来说，硬度是一个非常重要的性能指标。
最后，塑性是材料在外力作用下发生形变的能力。
塑性是指材料受到外力作用后能够发生持久性形变的能力，通常用屈服点和延伸率来表示。
塑性越大，材料在外力作用下发生形变的能力越强，具有更好的加工性能和变形能力。
总的来说，材料的力学性能是材料在外力作用下所表现出的力学特性，包括强度、韧性、硬度、塑性等方面。
这些性能直接影响着材料的使用安全性、耐久性和加工性能，对于材料的选择、设计和应用具有重要的指导意义。
因此，在材料研究和工程应用中，需要充分考虑材料的力学性能，以确保材料的使用安全和可靠。
木材的力学性质
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
8.4.4.3 顺纹拉伸
木材顺纹拉伸破坏主要是纵向撕裂和微纤丝之间的剪 切。微纤丝纵向结合非常牢固，所以顺纹拉伸时的变形不 大，通常应变值小于1%～3%，强度值却很高。即使在这 种情况下，微纤丝本身的拉伸强度也未能充分发挥，因为 木材的纤维会在微纤丝之间撕开。木材顺纹剪切强度特别 低，通常只有顺纹抗拉强度的6%～10%。顺纹拉伸时， 微纤丝之间产生滑移使微纤丝撕裂破坏，其破坏断面通常 呈锯齿状、细裂片状或针状撕裂。其断面形状的不规则程 度，取决于木材顺拉强度和顺剪强度之比值。一般健全材 该比值较大，破坏常在强度较弱的部位剪切开，破坏断面 不平整，呈锯齿状木茬。
韧性是指材料在不致破坏的情况下所能抵御 的瞬时最大冲击能量值。
韧性材料往往是强度大的材料，但也有不符 合这个关系的。
8.4.3 木材的破坏
8.4.3.1 破坏 木材结构破坏是指其组织结构在外力或外部
环境作用下发生断裂、扭曲、错位，而使木材宏 观整体完全丧失或部分丧失原有物理力学性能的 现象。
8.4.3.2 木材破坏的原因
8.4.4.4 横纹拉伸
木材横纹拉伸分径向拉伸和弦向拉伸。
木材的横纹拉伸强度很低，只有顺纹拉伸强度的 1/35～1/65。由此可知，木材在径向和弦向拉伸时的强 度差，取决于木材密度及射线的数量与结构。
木材的力学性质
木材的力学性质主要介绍了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。
木材力学是涉及木材在外力作用下的机械性质或力学性质的科学，它是木材学的一个重要组成部分。
木材力学性质是度量木材抵抗外力的能力，研究木材应力与变形有关的性质及影响因素。
木材作为一种非均质的、各向异性的天然高分子材料，许多性质都有别于其它材料，而其力学性质和更是与其它均质材料有着明显的差异。
例如，木材所有力学性质指标参数因其含水率（纤维饱和点以下）的变化而产生很大程度的改变；木材会表现出介于弹性体和非弹性体之间的黏弹性，会发生蠕变现象，并且其力学性质还会受荷载时间和环境条件的影响。
总的来说，木材的力学性质涉及面广，影响因素多，学习时需结合力学、木材构造、木材化学性质的有关知识。
木材力学性质包括应力与应变、弹性、黏弹性（塑性、蠕变）、强度（抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、扭曲强度、冲击韧性等）、硬度、抗劈力以及耐磨耗性等。
8.1 应力与应变8.1.1 应力与应变的概念8.1.1.1 应力 物体在受到外力时具有形变的趋势，其内部会产生相应的抵抗外力所致变形作用的力，成为内力，当物体处于平衡状态时，内力与外力大小相等，方向相反。
应力就是指物体在外力作用下单位面积上的内力。
当外力均匀地作用于顺纹方向的短柱状木材端面上，柱材全长的各个断面上都将受到应力，此时，单位断面面积上的木材就会产生顺纹理方向的正应力（图8-1a ）。
把短柱材受压或受拉状态下产生的正应力分别称为压缩应力和拉伸应力。
当作用于物体的一对力或作用力与反作用力不在同一条作用线上，而使物体产生平行于应力作用面方向被剪切的应力，这种应力被称为剪应力（图8-1b ）。
应力单位曾一度使用dyn/cm 2、kgf/cm 2等，近年来开始采用国际单位中的N/mm 2（=MPa ）。
木材学(9.3.1)--木材力学(3)
1. 木材的强度、韧性与破坏
3) 顺纹拉伸
• 木材顺纹拉伸破坏主要是纵向撕裂和微纤丝之间的剪切。 微纤丝纵向结合非常牢固，所以顺纹拉伸时的变形不大， 通常应变值小于 1% ～ 3% ，强度值却很高。木材顺纹剪切 强度特别低。
试验时采用附有自动对直和拉紧夹具的试验机进行，试验以均匀速度加荷，在 1.5~2.0 分钟内使试样破坏。顺纹抗拉强度按下式计算。
分两种变形： 一 段 式 ： 是 散 孔 材 横 压 时 的 特 征 ，为不具平台的连续曲线。 三 段 式 ： 是 针 叶 树 材 和 阔 叶 树 材 环孔材径向受压时的特征曲线： ① 细胞发生微小的弹性变形 ② 越过屈服点后，细胞逐渐被压 溃，细胞壁发生向腔内塌陷的弯曲和压 屈变形 ③ 细胞壁实质物质开始被压缩
1.3 木材的破坏
破坏指其组织结构在外力或外部环境作用下 使整体完全丧失或部分丧失原有物理力学性能的现 象。 木材的强度超过极限应力就会出现破坏。除了结构
破坏，木材还存在内部微破坏，如干燥时的干裂、皱裂； 防腐加压浸注时的纹孔破裂，最终影响木材强度和浸注性
等• 。木材破坏的原因
微纤丝和纤维素骨架填充物的撕裂，或纤维素骨架 填充物的剪切，或纤维被压溃所引起。
• 根据试样破坏面的状态，顺
纹抗压试样的破坏可分为以下 六种形状：压缩、楔形劈裂、 剪切、劈裂、压缩与顺纹剪切 和压披。
压缩 楔形劈裂 剪切 劈裂 压缩与顺纹 压披 剪切
1. 木材的强度、韧性与破坏
2) 横纹压缩
木材横纹压缩是指作用力方向与木 材纹理方向相垂直的压缩。木材进行压 缩时，应力 - 应变关系是一条非线性的 曲线：
1. 木材的强度、韧性与破坏
1.4 单轴应力下木材的变形与破坏特点
木材的力学性能参数分析整理
木材的力学性能参数目录1.1木材的力学性质………………………………………………P32.1木材力学基础理论……………………………………………P3~ P8 2.1.1应力与应变2.1.2弹性和塑性2.1.3柔量和模量2.1.4极限荷载和破坏荷载3.1木材力学性质的特点…………………………………………P8~ P20 3.1.1木材的各向异性3.1.2木材的正交对称性与正交异向弹性3.1.3木材的粘弹性3.1.4木材的松弛3.1.5木材塑性3.1.6木材的强度、韧性和破坏3.1.7单轴应力下木材的变形与破坏特点4.1木材的各种力学强度及其试验方法………………………P20~ P284.1.1力学性质的种类5.1木材力学性质的影响因素…………………………………P28~ P31 5.1.1木材密度的影响5.1.2含水率的影响5.1.3温度的影响5.1.4木材的长期荷载5.1.5纹理方向及超微构造的影响5.1.6缺陷的影响6.1木材的允许应力…………………………………………P31~ P33 6.1.1木材强度的变异6.1.2荷载的持久性6.1.3木材缺陷对强度的影响6.1.4构件干燥缺陷的影响6.1.5荷载偏差的折减6.1.6木材容许应力应考虑的因素7.1常用木材物理力学性能……………………………………P34~ P361.1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。
1.1.1木材的力学性质：木材在外力作用下，在变形和破坏方面所表现出来的性质。
1.1.2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、抗碗强度、抗减强度、冲击韧性、抗劈力、抗扭强度、硬度和耐磨性等。
1.1.3木材力学性质的各向异性：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。
木材的力学性能参数分析
木材的力学性能参数分析力学性能参数是评价木材物理特性的重要指标，包括强度、刚度、韧性等。
对木材的力学性能参数进行分析，可以提升木材的应用价值，同时也为木材的合理选用和设计提供了科学依据。
首先，强度是评价木材力学性能的重要指标之一、强度指的是木材在外力作用下抵抗破坏的能力。
常见的强度参数包括抗弯强度、抗压强度、抗剪强度等。
抗弯强度是指木材在外力作用下抵抗弯曲破坏的能力，通常通过三点弯曲试验来进行测试。
抗压强度是指木材在轴向压缩力下的抵抗破坏能力，可通过轴向压缩试验来测定。
抗剪强度是指木材在剪切力作用下的抵抗破坏能力，常通过直剪试验测定。
分析这些强度参数有助于了解木材在不同外力作用下的变形和破坏特点，从而选择合适的木材用于特定的工程设计。
其次，刚度是指材料对外力作用下的变形抵抗能力。
常见的刚度参数包括弹性模量和切变模量。
弹性模量指的是木材在弹性阶段，单位应力下的应变能力，常用来评价木材的刚性。
切变模量是指木材在横向剪切应力下的应变能力。
分析这些刚度参数有助于了解木材在承受外力时的变形性能，为木材的设计和使用提供依据。
此外，韧性是评价木材受外力作用时的能量吸收和变形能力。
韧性通常用木材的冲击韧性来表示，即木材在冲击荷载下的能量吸收能力。
冲击韧性的高低关系到木材的抗震性和防护能力，对于一些特定的工程应用，如建筑结构、交通运输工具的制造等，较高的韧性能够提高木材的安全性。
综上所述，对木材的力学性能参数进行分析能够全面了解木材的性能特点，提升木材的应用价值。
因此，在木材选用和工程设计过程中，应结合具体需求和外力特点，综合考虑强度、刚度和韧性等力学性能参数，以选择合适的木材材料。
同时，在木材设计和加工过程中，需要合理利用木材的力学性能参数，以保证工程的安全性和可靠性。
木材地力学性能全参数分析报告整理
木材地力学性能全参数分析报告整理木材是一种常见的建筑材料，具有良好的地力学性能。
本文将对木材的地力学性能进行全参数分析，包括材料的力学性能、物理性能和耐久性能等方面。
首先，木材的力学性能是评估其地力学性能的重要指标之一、力学性能包括强度、刚度和韧性等方面。
强度是指材料抵抗外部力破坏的能力，通常用抗弯强度、抗压强度和抗拉强度来表示。
刚度是指材料抵抗变形的能力，常用的指标是弹性模量和剪切模量。
韧性是指材料在破坏前能够吸收的能量，通常用冲击韧性来表示。
通过对木材的力学性能进行全面分析，可以评估其在不同载荷下的承载能力和变形性能。
其次，木材的物理性能也是影响地力学性能的重要因素。
物理性能包括密度、湿度、热传导性和声传导性等方面。
密度是指单位体积的木材质量，与木材的强度和刚度密切相关。
湿度是指木材中水分的含量，对木材的力学性能和稳定性有着重要影响。
热传导性是指木材导热的能力，影响其在高温环境下的稳定性。
声传导性是指木材传递声波的能力，影响其在声学环境中的应用。
最后，木材的耐久性能也是评估其地力学性能的关键指标之一、耐久性能是指木材在长期水分、气候和生物侵蚀等环境下的性能表现。
常见的指标包括抗腐蚀性、抗紫外线性能和抗虫性等。
通过对木材的耐久性能进行分析，可以评估其在户外和潮湿环境中的应用潜力。
综上所述，木材的地力学性能是一个综合性的指标，涵盖了力学性能、物理性能和耐久性能等方面。
通过全参数分析，可以全面评估木材的性能，为其在工程中的应用提供科学依据。
在实际应用中，需要根据具体的使用环境和要求，选择具有合适地力学性能的木材材料，以确保工程的安全可靠性。
木材的力学性能参数分析
木材的力学性能参数目录1.1木材的力学性质………………………………………………P32.1木材力学基础理论……………………………………………P3~ P82.1.2弹性和塑性2.1.3柔量和模量2.1.4极限荷载和破坏荷载3.1木材力学性质的特点…………………………………………P8~ P203.1.1木材的各向异性3.1.2木材的正交对称性与正交异向弹性3.1.3木材的粘弹性3.1.5木材塑性3.1.6木材的强度、韧性和破坏4.1木材的各种力学强度及其试验方法………………………P20~ P285.1木材力学性质的影响因素…………………………………P28~ P316.1木材的允许应力…………………………………………P31~ P336.1.6木材容许应力应考虑的因素7.1常用木材物理力学性能……………………………………P34~ P361.1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。
1.1.1木材的力学性质：木材在外力作用下，在变形和破坏方面所表现出来的性质。
1.1.2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、抗碗强度、抗减强度、冲击韧性、抗劈力、抗扭强度、硬度和耐磨性等。
1.1.3木材力学性质的各向异性：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。
1.1.4了解木材力学性质的意义：掌握木材的特性，合理选才、用材。
2.1木材力学基础理论（stress and strain）应力定义：材料在外力作用下，单位面积上产生的内力，包括压应力、拉应力、剪应力、弯应力等。
单位：N/mm2(=MPa)压缩应力：短柱材受压或受拉状态下产生的正应力称为压缩应力；压应力：σ=-P/A拉伸应：短柱材受压或受拉状态下产生的正应力称为拉伸应力；拉应力：σ=P/A剪应力：当作用于物体的一对力或作用力与反作用力不在同一条作用线上，而使物体产生平行于应力作用面方向被剪切的应力；τ=P/A Q应变定义：外力作用下，物体单位长度上的尺寸或形状的变化；应变：ε=±⊿L / L应力与应变的关系应力—应变曲线：曲线的终点M表示物体的破坏点。
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8.5 木材的强度、韧性与破坏
(4) 单轴应力下木材的变形与破坏特点
⑤ 顺纹剪切 顺纹剪切分为弦切面和径切面。
➢ 宏观破坏特点 木材纤维在顺纹理的方向发生相互滑移。弦切
面的剪切破坏（剪切面平行于生长轮）常出现于早 材部分，破坏面较光滑。径切面剪切破坏（剪切面 垂直于年轮），表面较粗糙。
木材还有许多微（内部）破坏，如木材干燥 时出现的皱裂、干裂；伐倒木出现的压裂；防腐 加压浸注时的纹孔破裂等。
8.5 木材的强度、韧性与破坏
(3) 木材的破坏
②木材破坏的原因 从细胞壁结构和细胞壁物质结构性质来看，木
材发生破坏的原因是微纤丝和纤维素骨架的填充物 的撕裂，或纤维素骨架的填充物的剪
➢ 微观变化 细胞的横截面变形，当压缩载荷足够大时，这
种变形将继续扩大，直至载荷超过木材的弹性极限 后，木材外部纤维溃坏，并变得紧密，产生永久变 形。外部纤维破坏最大，也压得最紧密。
8.5 木材的强度、韧性与破坏
(4) 单轴应力下木材的变形与破坏特点 ③ 顺纹拉伸
讨论：
木材主要力学性能指标有哪些？
8.6 木材主要力学性能指标
抗压强度 抗拉强度 抗弯强度和抗弯弹性模量 抗剪强度 冲击韧性 硬度 木材工艺力学指标
8.6 木材主要力学性能指标
力学性能指标分类
➢根据外力种类划分：压缩强度、拉伸强度、抗弯 强度、抗剪强度、扭曲强度、冲击韧性、硬度、 木材工艺力学指标等。
教学内容
8.1 应力与应变 8.2 木材的弹性 8.3 木材的黏弹性 8.4 木材力学性质的特点 8.5 木材的强度、韧性与破坏 8.6 木材主要力学性能指标 8.7 影响木材力学性质的主要因素 8.8 木材的容许应力
8.5 木材的强度、韧性与破坏
(1) 木材的强度 强度
材料抵抗所施加应力而不致破坏的能力，表 示单位截面积上材料的最大承载能力。
破坏的决定性作用取决于应力状态的类型。
8.5 木材的强度、韧性与破坏
(4) 单轴应力下木材的变形与破坏特点
① 顺纹压缩 ➢ 顺纹压缩破坏的宏观特征
最初现象是横跨侧面的细线条，随着作用力加 大，变形随之增加，材面上开始出现皱褶。
破坏形状和破坏部位常取决于木材含水率和硬 度等因素。
8.5 木材的强度、韧性与破坏
应力（MPa）
100
C
80
60
40
20 A
B
o 10 30 50 70 应变(%)
针叶树材和阔叶树材环 孔材径向压缩曲线
8.5 木材的强度、韧性与破坏
(4) 单轴应力下木材的变形与破坏特点
② 横纹压缩 ➢ 宏观变化
首先是纤维受压变紧密。局部横压时，承受板 凹陷入木材，木材与承受板接触部分的纤维破坏， 远离承受板的纤维未受影响。当荷载继续增加时， 试件未受压的端部会突出，或呈水平劈裂。
➢ 木材强重比高、易吸收能量 ➢ 木结构重量轻、
“墙倒屋不塌”、以柔克刚
抗变形能力强
都江堰市的伏龙观
天津蓟县独乐寺
➢承重能力强，能缓冲震 荡，阻止进一步破坏。
8.5 木材的强度、韧性与破坏
(3) 木材的破坏
① 木材结构破坏 组织结构在外力作用下发生断裂、扭曲、错
位，使木材宏观整体完全丧失或部分丧失原有物 理力学性能的现象。
1/35～1/65。木材在径向和弦向拉伸时的强度 差异，取决于木材密度及射线的数量与结构。 ➢针叶材和环孔材弦向拉伸时，参与拉伸的微纤 丝数量比径向拉伸时多，这是因为径向拉伸时应 力集中在早材部分。
8.5 木材的强度、韧性与破坏
(4) 单轴应力下木材的变形与破坏特点 ④ 横纹拉伸 ➢散孔材参与横向拉伸的微纤丝不论在径向或弦向
根据所施加应力的方式和方向的不同，木材 具有顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、横纹抗压强 度、抗弯强度等多项力学强度。
8.5 木材的强度、韧性与破坏
(2) 木材的韧性
韧性 指材料在不致破坏的情况下所能抵抗的瞬时最
大冲击能量值。 木材是具有一定韧性的材料，在国家标准中采
用冲击韧性参数来表征其韧性。
8.5 木材的强度、韧性与破坏
8.5 木材的强度、韧性与破坏
(4) 单轴应力下木材的变形与破坏特点
⑤ 顺纹剪切 ➢ 微观破坏特点
在显微镜下观察，顺纹剪切破坏对于较硬的木 材在晚材中剪切产生于细胞壁之间，而在较轻的木 材中产生于早材细胞的细胞壁。
8.1 应力与应变 8.2 木材的弹性 8.3 木材的黏弹性 8.4 木材力学性质的特点 8.5 木材的强度、韧性与破坏 8.6 木材主要力学性能指标 8.7 影响木材力学性质的主要因素 8.8 木材的容许应力
➢应力-应变关系是一条非线性的曲线： 常规型，是散孔材横压时的特征，为不具平台的连 续曲线。 三段型，是针叶树材和阔叶树材环孔材径向受压时 的特征曲线。弦向压缩不出现3段式曲线。
8.5 木材的强度、韧性与破坏
(4) 单轴应力下木材的变形与破坏特点
② 横纹压缩 ➢三段型应力-应变曲线：
早材的弹性曲线：OA 早材压损过程曲线：AB 晚材弹性曲线：BC
(4) 单轴应力下木材的变形与破坏特点 ① 顺纹压缩 ➢ 顺纹压缩破坏的微观特征
初期，最先在纤维细胞壁上产生单一错位的裂 纹状细线；中期，受压的皱痕使整个破坏区的细胞 壁都扭曲；后期，早材细胞常发生扭曲，以适应木 材破坏的外形。
8.5 木材的强度、韧性与破坏
① 顺纹压缩 ➢ 例如，干燥的硬材仅发生剪切破坏
硬的木材，由于应力集中现象比软材小得多， 并且由于空隙度小、强度大的解剖分子比软材多， 不易压皱。
中等硬度的木材破坏，有时端部压溃，有时产 生剪切破坏，这主要是木射线在径切面为骨架，起 支撑作用。
8.5 木材的强度、韧性与破坏
(4) 单轴应力下木材的变形与破坏特点
② 横纹压缩 作用力方向与木材纹理方向相垂直的压缩。
破坏主要是纵向撕裂和微纤丝之间的剪切。 ➢顺纹拉伸时的变形不大，通常应变值小于1%～
3%，强度值却很高。 ➢顺纹拉伸时，微纤丝之间产生滑移使微纤丝撕裂
破坏，破坏断面通常呈锯齿状。
8.5 木材的强度、韧性与破坏
(4) 单轴应力下木材的变形与破坏特点 ④ 横纹拉伸
木材横纹拉伸分径向拉伸和弦向拉伸。 ➢木材横纹拉伸强度很低，只有顺纹拉伸强度的