竹材物理力学性能研究
竹子的力学特性
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载竹子的力学特性地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容选题：从力学观点分析竹子的力学特征徐锴，材料1302,2013012057【摘要】本文通过分析竹子的材料和构造，说明竹子的强度特性。
并通过该种特性进行一些实际应用设计，本文选用建筑中的应用。
【关键词】竹子，强度，建筑，可持续发展1、收集的常识【1】：（1）竹,禾本科，竹木质化,有明显的节,节间常中空，高大、生长迅速,竹枝杆挺拔，修长。
（2）分布于热带、亚热带至温带地区，其中东亚、东南亚和印度洋及太平洋岛屿上分布最集中，种类也最多。
（3）在竹材研究方面，国内外对竹材的物理性质研究的较多，研究重点主要集中在密度、吸水率及干缩性等方面。
密度在很大程度上决定着竹材的力学性质，密度主要取决于纤维含量、纤维直径及细胞壁厚度，密度随纤维含量增加而增加。
2、分析竹子强度特性【2】相比较于钢材，竹子体轻,但是硬度大。
根据实验测定, 竹材的形变量非常小, 弹性和韧性却很高, 顺纹抗拉强度170M Pa, 顺纹抗压强度达80M Pa。
特别是刚竹, 其顺纹抗拉强度最高竟达280M Pa, 几乎相当于同样截面尺寸材的一半。
虽然钢材的抗拉强度为一般竹材的2.5～3倍，但若按单位重量计算抗拉能力，则竹材要比钢材强2～3倍。
3、竹强度大的力学分析3.1 空心圆截面的强度分析【4】（1）根据化工设备机械基础的弯曲强度理论【4】, 杆件强度主要指标是弯曲应力。
弯曲强度条件为。
要提高杆件的强度, 除了合理安排受力, 降低M max的数值以外, 主要是采用合理的截面形状, 尽量提高抗弯截面模量W 的数值, 充分利用材料。
，实心圆截面和空心圆截面的抗弯截面模量分别是式中, d 是实心杆直径, D 是空心杆外径, 是空心杆内径。
竹材物理力学性质的研究
竹材物理力学性质的研究竹材是一种优质的木材，拥有很高的使用价值。
对竹材物理力学性质的研究，为确定其用途、利用率提供了重要的理论基础。
本文主要介绍了竹材物理力学性质的研究，包括竹材的形状特征、竹材的木质素特征、竹材的力学特性、竹材耐久性特性及其其他性能特征等内容。
一、竹材的形状特征竹材的形状特征主要有圆柱形，圆柱形的竹材具有较大的内力，耐久性高；此外，还有椭圆形，椭圆形的竹材具有较大的内力，耐久性也较高；另外还有圆角矩形、四角形，这类竹材的使用价值也较高。
二、竹材的木质素特征竹材的木质素的主要成分有：淀粉、木质素、胶质成分等。
淀粉是一种多糖，它可以增加竹材的强度，木素提供竹材韧性，胶质改善了竹材的力学性能和耐久性。
三、竹材的力学特性竹材具有良好的弹性，在一定变形下仍可恢复原来的形状，是一种介质有限的弹性体。
其冲击强度可达800～1000NmMpa，表明竹材具有较高的强度。
四、竹材耐久性特性竹材具有较高的耐久性，能抵抗海洋气候等恶劣环境，且耐久性随温度和湿度的变化而变化，能抵抗腐朽潮湿环境。
五、竹材其他性能特征竹材具有优良的机械性能，耐久性较高，能耐受较大的应力变动。
具有较高的耗散性和韧性，能抑制构件的塑性变形，并可以抗振动的能力。
综上所述，竹材的形状特征、木质素特征、力学特性、耐久性特性及其他性能特征具有重要的研究意义，一定程度上为确定竹材用途和利用率提供了参考和重要依据。
针对竹材物理力学性质的研究，我国对竹材进行了广泛的研究。
但是，由于实验条件不一致，不同地区的研究结果参差不齐，需要进一步的研究。
未来，应以竹材物理力学性质的变化为研究重点，从木材力学理论、热物理性质、多级抗弯特性等方面，深入探究竹材的物理力学性质，为竹材的用途提供科学依据。
总之，对竹材物理力学性质的研究具有重要的现实意义，有助于提高竹材利用率，为更广泛的应用发挥出更大的潜力。
希望我国政策部门可以加大竹材科学研究工作的力度，为我国竹材产业发展做出应有贡献。
8种丛生竹竹材物理力学性能研究
［］ 文 会 ， 小 平 ， ６苏 顾 马灵 飞 ， ． 等 大木 竹 竹 材 力 学 性 质 的 研 究 ［］ Ｊ．
林 业 科 学 研 究 ，０６ １ （） ６ １６ ４ ２ ０ ，９ ５ ： ２— ２
【 考文献 】 参
［］ ７ 俞友 明 ， 云 芳 ， 伟 ， 红 壳 竹 人 工 林 竹 材 物 理 力 学 性质 的 杨 方 等． ［］ 正 ， 文 静 ． 型 竹 建 筑 材 料 的 开 发 利 用 ［］ 世 界 竹 藤 通 研 究 ［］ 竹 子 研 究 汇 刊 ，０ １２ （）４ — ６ １王 郭 新 Ｊ． Ｊ． ２ ０ ，０ ４ ：２ ４
１ ３试 验 方 法
测 试方 法参 照“ 竹材 物理 力学 性质 试验 方法 ”顺 纹 ， 抗 拉强度 、 纹抗压 强度 、 顺 顺纹 抗剪 强度 、 弯强度 等 力 抗 学 指标 在 微 机控 制 电子式 木材 万 能力学 试 验机 上 进 行
测定 。
林 资源 日渐 匮乏 的最 佳途 径 。物 理 力学 性质 是竹材 基 本 的材 性指 标 ， 是衡 量竹 材 质量 的重 要 指标 ＿。本 也 ３ ＿
验室 （ 见表 １ 。 ）
０ ７ ６ ／ ｍ， 马来 甜 龙竹 最小 ０ ４ ４ ／ ｍ，８种丛 生竹 ． ３ｇ ｃ。 ． ８ｇｃ 。
竹材 的基 本 密度 从 大 到小 依 次 为油丹 竹 ＞ 丹 竹 ＞泰 粉 竹 ＞撑篙 竹 ＞巨龙竹 ＞小叶 巨竹 ＞ 竹 ＞马 来甜龙 竹 。 麻 全干 密度表 现 出与基本 密度 相 同的排 列顺 序 ， 最大 为油
纹 抗 剪 及抗 弯 强 度 等 物 理力 学指 标 按 照 国 家 标准 进 行 了综 合 分 析和 评 价 ， 果表 明 ： 结 油丹 竹 的物 理 力 学 性 能最 优 ， 次 是粉 丹 竹 、 其 巨龙 竹 和 泰 竹 ， 性 能 上 看 ， 以考 虑把 这 ４个 竹 种 作 为材 用 竹 进 行 推 广 从 可 种植。
高温热处理竹材的物理力学性能研究
高温热处理竹材的物理力学性能研究林勇1,2,沈钰程3,于利4,刘红征1,李延军1,3*(1.国家木质资源综合利用工程技术研究中心,浙江临安311300;2.杭州强生圣威装饰材料有限公司,浙江杭州310007;3.浙江农林大学工程学院,浙江临安311300;4.浙江升华云峰新材股份有限公司,浙江湖州313200)摘要:以6年生竹材为研究对象,分别采用160℃、180℃、200℃的温度对竹材进行4h 热处理,检测热处理前后竹材的物理力学性能。
结果表明:热处理后竹材的平衡含水率、气干密度、全干密度、干缩性随热处理温度的升高均呈下降趋势,热处理竹材的大部分力学性能也呈下降趋势。
与未处理竹材相比,在使用环境相同的条件下,200℃热处理竹材的静曲强度下降了30.09%,抗弯弹性模量提高了13.60%,顺纹抗压强度下降了1.30%,顺纹抗拉强度下降了58.98%。
由此表明,热处理温度对竹材的物理力学性能影响显著。
关键词:高温热处理;毛竹;物理性能;力学性能中图分类号:TS 512文献标识码:Ａ文章编号:2095-2953(2012)08-0022-03Study of Physical-mechanical Properties of Bamboos throughHigh Temperature Heat Treatment LIN Yong 1,2,SHEN Yu-cheng 2,YU Li 4,LIU Hong-zheng 1,LI Yan-jun 1,3*(1.National Engineering and Technology Research Center for Wood -based Resourse Comprehensive Utilization,Lin’an Zhejiang 311300,China;2.Hangzhou Qiangsheng Shengwei Decorative Material Co.,Ltd.,Hangzhou Zhejiang 310007,China;3.College of Engineering,Zhejiang A&F University,Lin’an Zhejiang 311300,China;4.Zhejiang Shenghua Yunfeng New Material Co.,Ltd.,Huzhou Zhejiang 313200,China)Abstract :With 6-ye a r-o ld bam bo o a sthe res e arch obje ct,phys ica l a nd m e cha nica l pro pe rtie so f ba m bo obe fo rea nd a fte r he a t tre a tm e nt fo r fo ur ho ursat diffe re nt te m pe rature so f 160℃,180℃a nd 200℃a rede te cte d.There s ultss howtha t:the EMC,a ir-dry de ns ity a nd o ve n-dry dens ity a nd dry s hrinka g eof ba m bo o de cre as e w ith the incre as e in he a t tre a tm e nt te m pe ra ture ;m ea nwhile,the m a in m echanical pro pe rtie so f bam bo o a ls os how sado wnwa rd tre nd.C o m pa re d w ith untre a te d ba m bo od wo o d,unde r theo pe ra ting e nvironm e nt co nditions ,theMOR o f theba m bo otre a te d a t 200℃dro psby 30.09%,MOE increa s e sby 13.60%,co m pre s s io n s tre ngth pa ra lle l totheg ra in de cre a s e sby 1.30%a nd te ns ile s tre ng th pa rallel totheg ra in de cre a s e sby 58.98%re s pective ly,which indica te sthat tha t he a t tre a tm e nt te m pe ra ture ha sno tice ableeffect o n the phys ica l a nd m echanical pro pe rtie so f ba m bo o.Key words :he a t tre atm ent;ba m bo o ;phys ica l prope rtie s ;m e cha nica l pro pertie s我国竹类资源十分丰富,因此竹集成材家具、竹地板等竹材加工产业近二十年来得到快速发展,产品的销量也在逐年递增。
竹材力学性能研究
３ 结 论
１ ）准 静 态 拉 伸 试 验 中 ， 节 间试 样 在 断裂 破 坏 时 由
于维管 束 的滑移 而 断 裂 口层 次不 齐 ， 带竹 节 的试 样 在
竹 节 处 断 裂 。 中 速 拉 伸 试 验 中 节 间试 样 相 对 准 静 态 拉 伸 下 的 断 裂 口要 齐 整 。 ２ ）准 静 态 拉 伸 试 验 中 ， 节 间 试 样 的 抗 拉 强 度 最 大， 可达 １ ９ １ ． ２ ３ ＭＰ ａ ； 带 竹 节 的 竹 材 在 竹 节 处 的 抗 拉 强度最 大 为 ８ ６ ． ０ ５ ＭＰ ａ ， 竹 节 承 受 高 强 度 拉 伸 的 能 力 较节 间处 弱 。 ３ ）中 速 拉 伸 试 验 中 ， 竹 材 的抗 拉 强 度会 随 着 竹龄 的增 加而 降低 ， 竹 龄 对 竹 材 的 应 力 一 应 变 曲 线 有 较 大
［ ２ ］高 梦祥 ，郭 康权 ，杨 中平 ．玉 米 秸 秆 的力 学 特 性 测 试研 究 ［ Ｊ ］ ．农 业
机 械 学 报 ，２ ０ ０ ３ ， ３ ４ （ ４ ） ：４ ７ ～４ ９ ．
Ｇａ ｏ Ｍｅ ｎ ｇ ｘ ｉ ａ ｎ ｇ，Ｇｕ ｏ Ｋａ ｎ ｇ ｑ ａ ａ ｎ，Ｙａ ｎ ｇ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇｐ ｉ ｎ ｇ ．Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｍｅ —
第 ６期
高洪 一 等 ： 竹 材 力学 性 能 研 究
的 竹 材 的抗 拉 强 度 相 差 不 大 。 由 于 竹 材 节 处 维 管 束 分 布稀 疏 且 弯 曲 ， 在拉 伸 时更 容易 受 到破 坏 ， 随 着 竹 龄 的 增大 ， 纤维束变粗 ， 相 应 的 维 管 束 承 受 载 荷 的 能 力 变 强， 使 得抗 拉强 度增 强 。由表 １ 可 以看 出 ， 竹 龄 为 ３年 的竹 材试 样 拉 伸 强 度 最 大 ， 为 １ ９ １ ． ２ ３ ＭＰ ａ ； 带 有 竹 节
撑绿竹不同方向及年龄竹材物理力学性能比较
撑绿竹不同方向及年龄竹材物理力学性能比较摘要:对撑绿竹不同方向及年龄的竹材物理力学性能进行了研究,结果表明,撑绿竹不同方向竹材的物理力学性能之间存在着一定的差异,但差异不显著,说明撑绿竹的东西南北各个方向对竹材的物理和力学性能均没有显著影响｡另外,不同年龄撑绿竹的竹材物理力学性能之间也存在着一定的差异,1.5年龄的基本密度､气干密度和顺纹抗剪强度､抗弯强度均小于2.5年龄,而1.5年龄的各气干及全干干缩率和顺纹抗拉强度､顺纹抗压强度､抗弯弹性模量等均大于 2.5年龄,但除抗弯弹性模量差异较大外,其他差异均较小｡关键词:撑绿竹;竹材;物理性质;力学强度Comparison on the Physical Property and Mechanical Strength of Bambusa pervariabilis×Dendrocalamopsis grandisAbstract:The analysis on the physical and mechanical properties of Bambusa pervariabilis×Dendrocalamopsis grandis in all the four directions showed that there were some differences among different directions not significant, indicating that directions had little effect on the physical and mechanical properties. In addition, there were some differences in the physical and mechanical properties among different ages. The basic density, air-dry density, shear strength parallel to grain, bending strength of the 1.5-year-old bamboo were less than that of 2.5-year-old bamboo, while the air-dry and full-dry shrinkage rate, tensile strength parallel to grain, compressive strength parallel to grain, modulus of elasticity of 1.5-year-old bamboo were more than that of the 2.5-year-old bamboo. There was no significant difference among them except the modulus of elasticity.Key words: Bambusa pervariabilis×Dendrocalamopsis grandis; bamboo material; physical property; mechanical strength撑绿竹是以大绿竹(Dendrocalamopsis grandis)为父本,撑篙竹(Bambusa pervariabilis)为母本,由广西省柳州市林业科学研究所经过12年的杂交选育而培育出的优良品种｡它具有出笋成竹多､产量高､无性繁殖力强､竹材制浆得率和纸浆破裂强度高等优良特性,近年来在海南､广西､云南､贵州､四川､湖南､重庆等省(市)大面积推广种植,取得了一定的经济､社会和生态效益[1-5]｡为使贵州省赤水市撑绿竹产业更好地发展,对赤水市撑绿竹竹材的物理和力学性能进行了测定,以期为撑绿竹的加工利用提供一定的理论依据｡1材料与方法1.1调查区概况调查区位于黔北赤水市境内,海拔331.5~1 730.1 m,坡度一般超过30°,属中亚热带温暖湿润气候｡年均降水量1 200~1 300 mm,相对湿度82%｡年均气温18 ℃,日照1 297.7 h,无霜期340~350 d｡土壤以成土母质为侏罗纪和白垩纪的紫色砂页岩､红色砂岩和紫色泥岩发育的紫色土和黄壤为主[6-8]｡1.2调查与研究方法1.2.1竹子采样在对赤水市撑绿竹的分布情况和生长情况了解的基础上,选定实际需要调查的区域,并按10~15丛为一样地进行调查,共设3个样地｡每一样地按不同年龄及生长情况选择有代表性､成熟､无缺陷的样株5株,共计15株｡且在每株胸高部位上标明北向标记｡对确定需要进行试验测试的竹种,则对每株伐倒的样竹,从离地面1.5 m的整节处(枝下高较低､胸径较小的样竹,从离地面1 m的整节处)向上截取约2 m一段,在整节处截断作为试材,并标明编号及北向标记｡1.2.2竹材的物理力学性能测定竹材的物理力学性能测定按照国家标准GB/T15780-1995《竹材物理力学性质实验方法》相关步骤及要求进行｡1.2.3数据统计与分析采用Excel和SPSS 13.0数据处理软件进行数据分析｡2结果与分析2.1撑绿竹不同方向竹材物理力学性质分析从表1可以看出,撑绿竹东南西北4个方向竹材的物理和力学性质存在一定的差异｡基本密度北向最大西向最小,气干密度与全干密度东向､南向大于西向､北向;气干径向干缩率东向､西向大于南向､北向,气干弦向干缩率东向､北向大于西向､南向,而体积干缩率东向､南向大于西向､北向;在全干干缩率中径向和体积的干缩率东向､南向均大于西向､北向,而弦向干缩率则为西向､南向大于东向､北向;顺纹抗剪强度南向最大,东向较小;而顺纹抗拉强度则西向､北向大于东向､南向;顺纹抗压强度南向､北向大于东向､西向,而抗弯强度东向､南向大于西向､北向;抗弯弹性模量西向､北向大于东向､南向｡经方差分析可知,撑绿竹的东南西北4个方向竹材的物理和力学性质差异均不显著(P>0.05),表明东南西北4个方向对撑绿竹的物理及力学性能没有影响｡2.2撑绿竹不同年龄竹材物理力学性质分析由表2可以看出,撑绿竹1.5年龄的基本密度和气干密度均小于2.5年龄,但这种差异较小,分别为0.002 g/cm3､0.001 g/cm3,绝干密度则相等,均为0.664 g/cm3｡在各干缩率中1.5年龄的干缩率均大于2.5年龄,其中全干及气干的体积干缩率差异较大,分别为 1.062､0.905个百分点,其次为径向干缩率,它们之间的差异分别为0.847､0.730个百分点,而弦向干缩率差异最小,分别为0.372､0.238个百分点｡由表3可以看出,撑绿竹1.5年龄的顺纹抗剪强度和抗弯强度均小于2.5年龄,但这种差异较小,分别为0.258､1.382 MPa,而顺纹抗拉强度､顺纹抗压强度和抗弯弹性模量1.5年龄均大于2.5年龄,其中抗弯弹性模量差异最大,达109.038 MPa,顺纹抗拉强度和顺纹抗压强度的差异则较小,分别为1.358､0.460 MPa｡由以上分析可知,撑绿竹不同年龄之间的物理和力学性能存在一定的差异,1.5年龄的基本密度､气干密度､顺纹抗剪强度和抗弯强度均小于 2.5年龄,而各气干及全干干缩率以及顺纹抗拉强度､顺纹抗压强度和抗弯弹性模量则大于2.5年龄,但它们之间的差异除抗弯弹性模量差异较大外,其他差异均较小｡3小结对撑绿竹东南西北4个方向竹材的物理和力学性能分析表明,撑绿竹不同方向竹材的物理和力学性能之间存在一定的差异,但这种差异均不显著,说明撑绿竹的东西南北各个方向对竹材的物理和力学性能均没有影响,竹材的这种特性与它的自身结构密切相关｡撑绿竹不同年龄之间的物理和力学性能存在一定的差异,基本密度､气干密度､顺纹抗剪强度和抗弯强度1.5年龄的均小于2.5年龄,而各气干及全干干缩率以及顺纹抗拉强度､顺纹抗压强度和抗弯弹性模量1.5年龄的则大于2.5年龄,但它们之间的差异除抗弯弹性模量差异较大外,其他差异均较小｡参考文献:[1] 耿养会,彭秀,刘春生.撑绿竹栽培及利用研究进展[J].重庆林业科技,2008(3):5-8.[2] 任春光,桑维钧,李小霞,等.赤水市撑绿竹真菌病害的种类调查与防治[J].中国森林病虫,2008,27(1):21-23.[3] 付建生,董文渊,韩梅,等.不同抚育措施对撑绿竹笋､幼竹生长的影响[J].福建林业科技, 2008,35(3):89-91.[4] 郭岩辉,顾小平, 吴晓丽, 等. 撑绿竹纸浆原料林施肥效应研究[J].福建林学院学报,2010,30(3):279-283.[5] 张家贤,谢小康,赵振东,等.撑绿竹出笋成竹规律的研究[J].贵州林业科技,2008,36(1):23-27.[6] 张家贤. 赤水县竹类资源及其分布情况[J].贵州林业科技,1989,17(1):52-54.[7] 袁黎, 李家佑.赤水市水土保持生态修复的做法与体会[J].中国水土保持,2008(3):28-29.[8] 杨龙,容丽. 赤水国家级风景名胜区的生物多样性及其保护[J]. 贵州林业科技,2006,34(1):41-43.。
毛竹圆竹力学性能的研究_张丹
11.79 0.78 6.61
38.81 3.29 8.48
13.21 1.57 11.87
29.55 4.09 13.82
15.29 1.18 7.74
2.2.3 圆竹抗弯强度 毛竹圆竹不同竹龄及部位的抗弯性能测试结
果如表 4 所示。 由表 4 可以看出：同竹龄毛竹不同部位的
圆竹抗弯强度均为底部抗弯强度 < 中部抗弯强 度 < 顶部抗弯强度；竹秆同部位不同竹龄毛竹 抗弯强度均是 4 年生毛竹抗弯强度 >6 年生毛竹 抗弯强度。
摘 要： 以毛竹圆竹为研究对象，研究其力学性能的变异规律。结果表明：以圆竹为测试单元毛竹各项性能测
试结果不同于以竹片为测试单元测得的结果，但是毛竹圆竹的各项力学性能在竹龄、竹秆部位上的变异规律和
竹片力学性能的变异规律相似。随竹秆高度的增加，其纵向抗压强度、纵向抗剪强度、抗弯强度均呈增大趋势；
4 年生毛竹的力学性能总体优于 6 年生毛竹。 关键词：毛竹；圆竹；竹片；力学性能
不同部位的圆竹纵向抗压强度差异较大，并且不 论是 4 年生的还是 6 年生的毛竹其纵向抗压强度 均是底部抗压强度 < 中部抗压强度 < 顶部抗压强 度；而竹秆同部位，4 年生毛竹和 6 年生毛竹其纵 向抗压强度差异较小，其中仅 6 年生毛竹顶部抗
压强度 >4 年生毛竹顶部抗压强度，对于中部与底 部，均是 6 年生的略小。 2.2.2 圆竹纵向抗剪性能
表4 不同竹龄及部位圆竹抗弯强度 Table 4 Bending strength of different ages and parts of the culms
122
张 丹，等：毛竹圆竹力学性能的研究
第7期
竹龄 /a 4 6
森林利用学：竹材解剖结构及物理力学性质
4.2 基本系统
❖ （1）基本组织：是薄壁组织，细胞较大，细胞间隙明显。主要分 布在维管束系统之间，其作用相当于填充物，是竹材构成中的基本 部分，故称基本组织。
❖ （2）髓环：位于髓腔竹膜的外围。它的细胞形态和基本组织不同， 呈横卧短柱状，其胞壁随竹龄加厚，或发展为石细胞。
❖ （3）髓：一般由大型薄壁细胞组成。髓组织破坏后留下的间隔， 即竹秆的髓腔。
Bamboo-wood floor assembled on container
7260kg 小车辊压试验 Rolling test with a 7269kg vehicle
竹木复合板 Bamboo-wood composite
panels
竹木复合产品在公交车上的应用 Bamboo-wood composite applied on buses
4.2 表层系统
（1）表层系统：表皮层是竹壁最外面的一层细胞，由长形 细胞、栓质细胞、硅质细胞、气孔器构成。
（2）皮下层：紧接表皮层之下的是皮下层，由1~2层柱状细 胞构成，纵向排列，横切面呈方形或矩形，一般的细胞壁 稍厚或很厚。
（3）皮层：位于皮下层以内，是无维管束分布的部分，细 胞呈柱状，纵向排列，横切面上呈椭圆形或矩形。
木材加工设备和工艺不能直接用于竹材加 工,故竹材长期停留在原竹利用、编织工艺 品。从结构上看,可分为4类:竹质胶合板、 竹质地板、竹材碎料板、复合板材等。
6、竹材的化学性质
竹材纤维素含量随着竹龄增加而略减,由基 部向上渐增;竹材纤维素含量高于阔叶材。
竹材冷水、热水、1%氢氧化钠抽提物远比 木材高,因而易发生虫蛀、霉变和菌腐。
漂白和炭化竹地板
Bleached and carbonized bamboo flooring
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随含水率的增高而降低，但当竹材处于绝干条件下时，因质地变脆强度反 而降低，而顺纹抗拉，纵劈和弦向静曲强度和含水率关系不明显。
四、苦竹(Pleioblastus amarus)
苦竹为多用途复轴混生型竹种,广布于江苏、安徽、江西和福建等丘陵山地。 其竿不仅为良好的造纸原料,还可制作箫、笙、管、笛等民间乐器,文房四宝 中的笔管、风铃等各种竹制工艺品,各种果蔬花卉棚架,标枪、旗杆等各种体 育运动器材。
经方差分析和均值多重比较,竿龄对苦竹竹材的物理力学性质影响显著。但苦 竹竹材的各项物理力学性质在2年以后,差异在不断减少,3年以后的各项性质差 异均不显著，物理力学性质在3年以后趋于稳定,并稳定在较高水平；在竹林的 培育中，苦竹竹材作为结构用材的采伐竹龄应在3～5年。竹竿部位与苦竹材物 理力学性质有关。竹竿自基部至顶部,体积全干缩率和含水率逐渐减少,基本密 度和力学强度逐渐提高。
管束的部分。竹肉是界于竹皮和髓环组织间的部分，横切面上有维管束分
布。维管束是在竹材横切面上，见到的许多呈深色的菱形斑点，在纵切面 上它呈顺纹股状组织。维管束在竹壁内的分布一般自外而内由密变疏。竹
肉内侧与竹腔相邻的部分为髓环，其上也无维管束分布。在生产习惯上，
常将竹壁厚度的不同组织由外至内称之为竹青、竹肉和竹黄三个部分。
五、雷竹(Phyllostachys praecox）
雷竹为禾本科竹亚科刚竹属的优良笋用竹种，出笋早，笋味鲜美。主要分布 于浙江，江苏与安徽南部也有少量分布。
竹材的物理力学性质是其重要的材质指标，而搞清雷竹材质及其变异规律是 其合理高效利用的基础。目前，国内关于雷竹高产栽培技术的研究很多，但 对雷竹材质变异的研究尚未见报道。对雷竹的物理力学性质进行了测试与分 析，为雷竹的有效合理利用提供科学依据。
2、在竹材材性研究方面已做得很多,目前有必要加强竹材人造板产品性能,开发 竹材人造板新用途的研究。目前中国竹材人造板的用途主要有:车辆和船用竹胶 合板,混凝土模板,竹地板和集装箱底板等方面。木材工业发达国家已经广泛地 将木材及其工程制品用于房屋、桥梁和船舶等建筑结构领域。
3、中国木材贫乏,但是竹类资源较丰富,而且竹材及其人造板的某些性能已经
苦竹
雷竹
0.629 53.6 197.4 123.6
2. 分析
由上述可以得知，随着毛竹竹龄的增加，毛竹抗弯强度、顺纹抗压强度、 气干密度都呈增大趋势，但三年后的生竹材是趋于稳定的，因此在不同部位 的物理力学性能研究选择了三年生竹材。 总体说来，毛竹的顺纹抗压强度是优于苦竹和雷竹的，雷竹的顺纹抗压强 度最差，与毛竹和苦竹有一定差距。毛竹的干缩系数不论弦向还是纵向都小 于苦竹。苦竹的顺纹抗拉强度都优于雷竹。从体积干缩系数看，雷竹都小于 苦竹。 比对后发现，不论是毛竹、苦竹还是雷竹，幼龄竹的竹材力学强度低，之 后逐步提高，而8年生后有下降趋势。 竹竿顺纹抗压强度碎杆高而变化，随竹竿高度增加，竹材的顺纹抗压轻度 提高。一般来说，竹竿基部含水率最高，随着相对高度增加，含水率逐步下 降，至竹竿顶部含水率最低。 因此，虽然同属于竹材，不同竹材各有优势，物理力学性质也有所差别。
其笋营养丰富,尤其含糖苷较高,口味独特,能增强食欲,具有清热解毒、强身 健体之功同竿龄竹材物理力学性质
由表1得出结论：
竿龄对基本密度、径向干缩系数、弦向干缩系数、体积干缩系数、顺纹抗 压强度、顺纹抗拉强度、径向抗弯强度、弦向抗弯强度影响极显著。
苦竹竹材气干密度和力学性质随着竿龄的增大而增大；而径向、弦向和体 积干缩系数随竿龄增加逐渐减少。
2、竹材的微观结构
竹材的微观构造是指竹材
内部的细胞特征、细胞排列 及组成成分。竹材由细胞组
成，细胞是竹材显微镜下构
成竹材的基本形态单位。可 以把竹材细胞分为表皮系统
、基本系统和维管系统三部
分。在解剖学上则进一步细 分为表皮、皮下层、皮层、
竹类植物维管束解剖结构（Grosser, Liese） 1.外方纤维股 2.薄壁组织 3.维管束外鞘 4.初生 韧皮部的筛管 5.后生木质部的2个大型导管 6. 小的后生木质部分子 7.细胞间隙（由原生木质 部深化而成，其中常具有1~2个环纹导管或填 充体 8.内方纤维股
篾分等具有重要的意义。
4、含水率
新鲜竹材的含水率与竹龄、部位和采伐季节有一定的关系。一般说来,幼龄
竹材比老龄竹材含水率高,自基部至梢部含水率逐步降低,竹壁外侧含水率比中
部和内部低,夏季采伐的竹材含水率比其他季节采伐的要高；
竹材的顺压、顺纹抗拉、顺纹剪切和静曲强度及模量等力学性质都与竹材
的含水率息息相关。
建筑行业的应用越来越广泛，以竹代木是解决目前木材资源匮乏的 最佳途径。
竹材具有材质好、生长快、周期短、产量高、性能好等优点，且 生物可降解，有关其加工利用的研究相当广泛。作为一种天然纤维
质材料，其性能随着竹龄的增加产生相应的变化，甚至是老化。竹
材的材质老化伴随着结构上的改变，同时也会表现为竹材基本性质 及力学性能上的改变。
竹壁外侧密度比中部和内部的大;毛竹和慈竹的密度,1～6年生逐步提高,5～8
年生稳定在较高的水平上,8年生以后有所下降;立地条件好的竹材比立地条件 差的密度低;分布在气温较低、雨量较少的北部地区的竹类的材密度大,而分
布在气温较高、雨量较多的南方地区的竹材密度较小。
王朝晖对不同竹龄的毛竹材的微密度变异进行了研究,并认为距离竹表皮 3.4/10竹壁厚度处是竹材密度过变异最大的位置,该结论对于竹材破篾和竹
超过了木材工程制品的性能。在科学研究各种竹材人造板物理力学性质、合
理设计的基础上,有望在木结构领域部分地以竹代木。但是这方面的研究才刚 刚开始,急需加强。
4、加强竹材防护以及防护处理对竹材性能的影响研究。竹材天然耐腐性差,
通过防腐处理或其防护措施来延长竹材的使用寿命,必将提高产品的附加值, 在带来经济效益的同时,也将减轻对并不太多的竹材和木材资源的压力。随着
六、比较与分析
1. 3年生竹材不同部位物理力学性质：
基部 气干密度 /(g· cm-3) 0.92
毛竹 0.71 0.65 0.71 0.84 76 51.7
苦竹
雷竹
弦向干缩系数/% 0.53 径向干缩系数/% 0.48 体积干缩系数/% 顺纹抗压强度 /MPa 顺纹抗拉强度 /MPa 弦向抗弯强度 /MPa
二、竹材的基本结构
1、竹材的宏观结构
竹子是世界上生长最快的植物，能在40-120天的时间内达到成竹的高度
（15~30米或40米）。竹材主要指竹子的竹秆，它是竹子利用价值最大的
部分。竹秆是竹子地上茎的主干，竹秆外形多为圆锥体或椭圆体。竹秆由 竹节和节间两部分组成，竹秆的长度、胸径、竹壁厚度和竹节的数量，根
研究其密度、干缩性、强度等方面，通过力学性能测试，探讨不同竹龄、 竹秆部位、密度及含水率对竹材物理力学性能的影响。
1、竹龄
2、部位
3、密度
竹材的密度是指单位体积竹材的重量,重量常指炉干重,体积指炉干、气干
或生材体,由此得到的密度是绝干密度、气干密度和基本密度。竹秆部位、年
龄、立地条件和竹种等因素对竹材密度都有影响,毛竹和慈竹 (Neosinocalamus affinis)竹秆自基部至梢部,密度逐步增大;同一高度的竹材,
竹材结构及物理力学性能研究
——以毛竹、苦竹及雷竹为例
汇报人：黄慧玲 3150304
祝雅园 3150350
凌璐璐 3150347
01
研究背景
目 录
C o n t e n t s
02
竹材
03
毛竹
04
苦竹
05
雷竹
06
比较与分析
07
总结与展望
一、研究背景
竹材是一种重要的森林资源，随着竹材加工技术的发展，竹材在
基本组织、维管束和竹腔壁
等六个部分。
三、毛竹（Phyllostachys heterocycla ）
竹材力学性能是竹材加工利用的重要依据之一。根据竹材力学性能
的不同可以确定竹材的应用领域和范围$对竹材的培育(确定合理的砍伐时
间具有现实意。
目前，国内外对不同竹种竹材的物理力学性能研究较多，主要侧重于
1.竹龄与竹材物理力学性质
由表1得出结论：
雷竹材基本密度、气干密度和力学性质随着年龄的增大而增大；而径向、弦 向和体积干缩系数随竹龄增加逐渐减少。
并且从3个月～1 年、1～2 年期间,各项物理力学性质的变化幅度较大，以
后几年的变化幅度较小。
据表2结果表明：各极值点均在4～6年上,极值的极差较小,说明雷竹竹材的 各项物理力学性质在4～6年时较为稳定,各项物理力学性质指标达极值点。 因此,在竹林培育中,雷竹的采伐年龄应在4～6年。
从1年到2年、2年到3年期间,各项物理力学性质的变化幅度较大,在2年以
后,差异在不断减少,3～5年趋于稳定。
2.竹竿部位与竹材物理力学性质
表2 3年生苦竹竹竿不同部位竹材物理力学性质
项 目 基部 气干密度/(g·cm-3) 弦向干缩系数/% 径向干缩系数/% 体积干缩系数/% 顺纹抗压强度/MPa 顺纹抗拉强度/MPa 弦向抗弯强度/MPa 0.71 0.65 0.71 0.84 51.7 182.3 6.5 竹竿部位 中部 0.81 0.60 0.59 0.69 67.9 222.3 9.2 顶部 0.88 0.58 0.56 0.74 72.2 211.8 11.1 平均值 0.80 0.61 0.61 0.76 63.9 205.4 8.9
0.641 45.3 175 109.6
182.3
1. 3年生竹材不同部位物理力学性质：
中部 气干密度 /(g· cm-3) 弦向干缩系数/% 径向干缩系数/% 体积干缩系数/% 顺纹抗压强度 /MPa 顺纹抗拉强度 /MPa 弦向抗弯强度 /MPa 69 0.88 0.48 0.44