11第八章木材的力学性质
木材的物理力学性质
影响木材强度的主要因素
✓ 2.环境温度的影响：木材受热时，木纤维中的胶体渐渐软化， 产生强度下降，因此长期在50度的建筑部位，不宜采用木材。
✓ 3 .外力作用时间的影响： 木材在外力的长期作用下，其持久强度是短时间极限强度的 50%~60%； ✓ 4.缺陷的影响： 木材的缺陷，如木节、裂纹，腐朽和虫害，对木材的力学性质 影响也是很明显的。
1.2 湿胀干缩
木地板拼缝不严
某住宅4月份铺地板，完工后尚满意。但半年 后发现部分木地板拼缝不严，请分析原因。
当木板材质较差，而当时其含水率较高，至秋季木块 干缩，而其干缩程度随方向有明显差别，故会出现部分木 板拼缝不严。此外，若芯材向下，裂缝就更明显了。
1.3 木材的强度
• 木材的强度表现为各向异性，顺纹抗拉强度 为最大，抗弯、抗压、抗剪强度，递减。
建筑材料与检测
1.1 木材的含水率
• பைடு நூலகம்材中的水分
木材中的水分
存在部位
蒸发顺序
自由水
存在于细胞腔和细胞间隙中
首先蒸发
吸附水
存在于细胞壁中
在自由水蒸 发后，蒸发
化合水
以化学结合水的形式存在
• 平衡含水率
当木材的含水率与周围空气相对湿度达到平衡时的含水率
• 纤维饱和点含水率
➢ 当木材中细胞壁内被吸附水充满，而细胞腔间隙中没有 水时，此时的含水率称为纤维饱和点。
建筑材料与检测
第八章 木材
木材受剪切作用时，由于作用力对于木材纤维 方向的不同，可分为顺纹剪切、横纹剪切和横纹切 断三种。顺纹剪切破坏是由于纤维间联结撕裂产生 纵向位移和受横纹拉力作用所致；横纹剪切破坏完
全是因剪切面中纤维的横向联结被撕裂的结果；横
纹切断破坏则是木材纤维被切断，这时强度较大， 一般为顺纹剪切的４～５倍。
木材强度特点：
木材的湿胀干缩具有一定规律：含水率大于纤 维饱和点时，随着含水率的增加，木材体积产生膨 胀，随着含水率减小，木材体积收缩；而含水率小 于纤维饱和点时，只是自由水的增减，木材的体积 不发生变化 。
措施：可在端部涂以油料或其它涂料。由于径向干 缩只是弦向干缩的一半，因此，应用时采用径向锯 板较为有利。
（5）指接地板
由宽度相等、长度不等的小木板条粘结而成
的木地板。不易变形并开有榫和槽，与企口实木
地板的结构基本相同。 实木指接企口地板常见规格有（1830～4000） mm×(40～75）mm×(12～18）mm。
集成地板：是沿着纵向指接成长料，再用相同截面的木 料沿着横向胶拼成宽的板料。再在其纵横两侧加工成相 应的榫槽。
针叶树是主要建筑与装饰材料，广泛用于各 个构件和装饰部件。常用的树种有松、杉、柏等。
（2）阔叶树
阔叶树树叶宽大，叶脉呈网状，大多为落叶
树，树干通直部分较短，材质较硬，较难加工，
故称“硬木材”。
阔叶树木材表观密度大，干缩变形大，易翘 曲或开裂，建筑上常用来制作尺寸较小的构件。 常用的树种有榆木、椴木、榉木、水曲柳、 泡桐、柞木等。
8.1.2.4 木材的硬度和耐磨性 木材的硬度是指木材抵抗其他物体压入木材 的能力。木材端面的硬度最大，弦面次之，径面
稍小。
木材的耐磨性指木材抵抗磨损的能力。作木 地板的国产阔叶材树种中以荔枝叶红豆耐磨性最 大 ，南方的泡桐树耐磨性为最小 。
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 ）。
木材属性介绍
木材的力学性质木材的力学性质1. 抗压强度木材受到外界压力时，抵抗压缩变形破坏的能力，称为抗压强度。
其单位为Pa。
通常分为顺纹与横纹两种抗压强度。
（1）顺纹抗压强度，外部机械力与木材纤维方向平行时的抗压强度，称为顺纹抗压强度。
由于顺纹抗压强度变化小，容易测定，所以常以顺纹抗压强度来表示木材的力学性质。
一般木材顺纹可承受（30〜79） *106Pa的压力。
其计算公式如下：Dw=P/ab式中D -一含水率为W制，木材的顺纹抗压强度（Pa）,P 式样最大载荷（N）,a,b 试样的厚度和宽度（M）（2）横纹抗压强度：外部机械力与木材纤维方向互相垂直时的抗压强度，称为横纹抗压强度。
由于木材主要是由许多管状细胞组成，当木材横纹受压时，这些管状细胞很容易被压扁。
所以木材的横纹抗压极限强度比顺纹抗压极限强度低。
但是，横纹受压的面积往往较大，所以破坏时的载荷也相应大些，其公式如下：dw=P/ab式中D -一含水率为W制，木材的横纹抗压强度（Pa）,P 式样最大载荷（N）,a,b 试样的厚度和宽度（M）由于横纹压力测试较困难，所以我们常以顺纹抗压强度的白分比来估计横纹抗压强度。
但树种不同，比例也不同。
一般针叶树材横纹抗压极限强度为顺纹的10%阔叶树材的横纹抗压极限强度为顺纹的15〜20%2抗拉强度木材受外加拉力时，抵抗拉伸变形破坏的能力，称为抗拉强度。
它分为顺纹和横纹两种抗拉强度。
（1）顺纹抗拉强度；即外部机械拉力与木材纤维方向相互平行时的抗拉强度。
木材的顺纹抗拉强度是所有强度中最大的，各种树种平均为117.6*106Pa（2）横纹抗拉强度：即外部机械拉力与木材纤维方向相互垂直时的抗拉强度。
木材的顺纹抗拉强度。
木材横纹抗拉极限强度远较顺纹抗拉极限强度低，一般只有顺纹抗拉强度的1/10〜1/40。
这是因为木材纤维这间横向联系脆弱，容易被拉开。
因此，家具结构上应避免产生横纹拉力3抗剪强度使木材的相邻两部分产生相对位移的外力，称为剪力。
木材 的 性 质
木材的性质木材 (英文名:Solid Wood) 是人类生活中必不可少之材料，具备质轻，有较高强度，容易加工之优点，且某些树种纹理美观；但也有容易变形，易腐，易燃，质地不均匀，各方向强度不一致，并且常有天然缺陷，故认识木材重要性，才能正确使用木材。
1.木材强度质地不均匀，各方面强度不一致是木材之重要特点，也是其缺点。
木材沿树干方(习惯叫顺纹)之强度较垂直树干之横向(横纹)大得多。
例图为松木与杂木三方向之抗压强度。
各方面强度之大小，可以从管形细胞之构造、排列之方面找到原因。
木纤维纵向联结最强，故顺纹抗拉强度最高。
木材顺纹受压，每个细胞都好象一根管柱，压力大到一定程度细胞壁向内翘曲然后破坏。
故顺纹抗压强度比顺纹抗拉强度小。
横纹受压，管形细胞容易被压扁，所以强度仅为顺纹抗压强度之1/8左右，弯曲强度介于抗拉，抗压之间。
木材顺纹抗拉强度最高，是指用标准试件作拉力试验得出数值，实际上，木材常有木节、斜纹、裂缝等“疵病”，故抗拉强度将降低很多，强度值不稳定，一般木材多用作柱、桩、斜撑、屋架上弦等顺纹受压构件，疵病对顺纹抗压强度影响不是很大，强度值也较稳定。
木工师傅常说“立木顶千斤”，很好地表达了木材顺纹抗压较强之特点。
木材也用作受弯构件，如梁、板。
对受弯构件之木材须严格挑选，避免疵病之影响。
2.木材含水量对强度，干缩之影响木材之另一特性是含水量大小值直接影响到木材强度和体积，木材含水量即木材所含水分之重量与木材干重之比，亦称为含水率，取一块木材称一下重量，假定是4.16Kg，把它烘干到绝对干燥状态，再称重量是3.4Kg，则此木材之干重为3.4Kg，所含水分之重量为4.16-3.4=0.76Kg。
这块木材之含水率为：含水率（w%）=（含水木材之重量-干木材之重量）/（干木材之重量）x100%=0.76/3.4x100%=22.3%新伐木材，细胞间隙充满水，木材之含水率在100%以上，在场地堆放时，细胞腔里之水先蒸发出去，此时木材总重量减轻，但体积和强度都没有什么变化。
第八章 木材的力学性质
ε = l (cm / cm)
δ
简单应力中， 简单应力中，当压力方向平行于纹理作用于 短柱上时，则产生顺纹压应力 顺纹压应力。 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， 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 顺纹拉伸应力。 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， 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 顺纹剪应力。 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 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 纹的压、 剪应力或剪断应力。 径向和弦向之分。 径向和弦向之分。同一木材受力的性质和方向不 应力和应变值亦各不相同。 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 弹性(elasticity)— 物体在卸除发生变形的载荷后， 物体在卸除发生变形的载荷后， 弹性 恢复其原有形状、尺寸或位置的能力。 恢复其原有形状、尺寸或位置的能力。 2.塑性 塑性(plasticity)— 物体在外力作用下，当应变增长 物体在外力作用下， 塑性 的速度大于应力增长的速度， 的速度大于应力增长的速度，外力消失后木材产 生的永久残留变形部分，即为塑性变形， 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。 这一性质称塑性。
第八章 木材的力学性质
(The Mechanical Properties of Wood)
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、 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。 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 （fundamental concept of woody mechanical properties） ） 1.应力 应力(stress)：材料在外力作用下，单位面积上 应力 ：材料在外力作用下， 所产生的内力。 所产生的内力。
木材的力学性能
1．化学性质化学组成--纤维素、木质素和半纤维素是构成细胞壁的主要成分,此外还有脂肪、树脂、蛋白质、挥发油以及无机化合物等。
木材对酸碱有―定的抵抗力，对氧化性能强的酸,则抵抗力差；对强碱，会产生变色、膨胀、软化而导致强度下降。
―般液体的浸透对木材的影响较小.2．物理性质1）含水量木材中的含水量以含水率表示,指所含水的质量占干燥木材质量的百分比。
木材内部所含水分，可分为以下三种。
（1）自由水。
存在于细胞腔和细胞间隙中的水分。
自由水的得失影响木材的表观密度、保存性、燃烧性、抗腐蚀性、干燥性、渗透性.（2)吸附水.被吸附在细胞壁内细纤维间的水分。
吸附水的得失影响木材的强度和胀缩。
（3）化合水。
木材化学成分中的结合水。
对木材性能无大影响.纤维饱和点——指当木材中无自由水，仅细胞壁内充满了吸附水时的木材含水率。
树种不同，纤维饱和点随之不同,―般介于25%～35％，平均值约为30％。
纤维饱和点是木材物理力学性质发生变化的转折点.平衡含水率--木材长期处于―定温、湿度的空气中，达到相对稳定（即水分的蒸发和吸收趋于平衡）的含水率。
平衡含水率是随大气的温度和相对湿度的变化而变化的。
木材的含水率：新伐木材常在35％以上；风干木材在15％～25％；室内干燥木材在8%～15%.2）湿胀、干缩的特点当木材从潮湿状态干燥至纤维饱和点时，自由水蒸发，其尺寸不变，继续干燥时吸附水蒸发，则发生体积收缩。
反之,干燥木材吸湿时，发生体积膨胀，直至含水量达纤维饱和点为止。
继续吸湿,则不再膨胀，见图10．7．1.―般地,表观密度大的,夏材含量多的，胀缩就较大。
因木材构造不均匀，其胀缩具有方向性,同―木材,其胀缩沿弦向最大,径向次之，纤维方向最小，见图10．7．1。
这主要是受髓线的影响，其次是边材的含水量高于心材含水量。
图10．7．1含水量对松木胀缩变形的影响木材长期湿胀干缩交替，会产生翘曲开裂.因而潮湿的木材在加工或使用前应进行干燥处理,使木材的含水率达到平衡含水率，与将来使用的环境湿度相适应。
建筑材料—木材
[ 1 ( W 12 )] 12 w
式中
σ:含水率为 12％时的木材强度 (MPa）； σW : 含 水 率 为 Ｗ (%) 时 的 木 材 强 度
(MPa)；
Ｗ－一试验时的木材含水率 α——木材含水率校正系数。 α随作用力和树种不同而异，如顺纹抗压所 有树种均为 0.05 ；顺纹抗拉时阔叶树为 0.015 ， 针叶树为０；抗弯所有树种为 0.04 ；顺纹抗剪所 有树种为0.03。
1. 木材的微观构造 在显微镜下观察，可以看到木材是由 无数管状细胞紧密结合而成，它们大部分 为纵向排列，少数横向排列（如髓线）。 每个细胞又由细胞壁和细胞腔两部分组成， 细胞壁又是由细纤维组成，所以木材的细 胞壁越厚，细胞腔越小，木材越密实，其 表观密度和强度也越大，但胀缩变形也大。
第2节 木材的物理力学性质 木材的物理力学性质主要有含水率、湿 胀干缩、强度等性能，其中含水率对木材的 湿胀干缩性和强度影响很大。 1. 木材的含水率 木材的含水率是指木材中所含水的质量占干 燥木材质量的百分数。木材中主要有三种水， 即自由水、吸附水和结合水。自由水是存在 于木材细胞腔和细胞间隙中的水分，吸附水 是被吸附在细胞壁内细纤维之间的水分。
第四节 木材的防腐与防火 1. 木材的腐朽与防腐 （1）木材的腐朽 木材的腐朽为真菌侵害所致。真菌分霉 菌、变色菌和腐朽菌三种，前两种真菌对木 材影响较小，但腐朽菌影响很大。腐朽菌寄 生在木材的细胞壁中，它能分泌出一种酵素， 把细胞壁物质分解成简单的养分，供自身摄 取生存，从而致使木材产生腐朽，并遭彻底 破坏。真菌在木材中生存和繁殖必须具备三 个条件，即：适量的水分、空气（氧气）和 适宜的温度：温度低于５℃时，真菌停止繁 殖，而高于６０℃时，真菌则死亡。
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四、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征状：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。湿材和软材以端部压溃破坏最为常见，破坏出现在应 力集中的地方。干的木材通常产生劈裂而破坏，这是由于 纤维或木射线的撕裂，而非木射线与邻接的构造分子之间 的分离。
如果再继续增大应力，则产生曲线 F’A’，与原曲线构成一个环状闭合。 A’B’D’F’封闭曲线所包围的面积相 当于整个周期中的能量损耗。
多向应力作用下蠕变的消除
6. 蠕变的影响因素
(1)时间：
(2)木材的含水率：含水率升高时，同样荷载下木材
的变形会增加。
(3)温度：温度增高，变形量与变形速率会增加
2、 木材破坏的原因
纤维素赋予木材弹性和强度；
木质素赋予木材硬度和刚性；
半纤维素起填充作用，它赋予木材剪切强度。
从细胞壁结构和细胞壁结构物质的性质来 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 剪切，或纤维被压溃所引起。任何条件对木材 破坏的决定性作用都取决于应力状态的类型。
力作用下(应力不变), 材料的形变随时间的增加而逐渐 增大的现象.
2、木材的典型蠕变曲线
OA-----加载后的瞬间弹性变形 AB-----蠕变过程，（t0→t1）t↗→ε↗ BC1 ----卸载后的瞬间弹性回复，BC1==OA C1D----蠕变回复过程，t↗→ε缓慢回复 故蠕变AB包括两个组分： 弹性的组分C1C2——弹性后效变形 剩余永久变形C2C3=DE——塑性变形 木材蠕变曲线变化表现的正是木材的黏弹性质。
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：
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:
横纹压缩应力——应变曲线 OA-早材的弹性曲线 AB-早材压损过程曲线 BC-晚材弹性曲线 而当弦向压缩时不出现3段式曲线
4、横纹拉伸
木材横纹拉伸分径向拉伸和弦向拉伸。
应力－应变曲线
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。
弹性极限:直线部分的上端点E.
塑性变形（永久变形）：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。
应力－应变曲线
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)。
方程中9个独立的弹性常数来反映木材的正交 异向性，这些常数是：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。
几种木材的弹性常数
密度 含水
材料 g/cm3 率 %
EL MPa
ER MPa
ET MPa
GLT
GLR
GTR
MPa MPa MPa源自μRTμLRμLT
针叶树 材
第二节 弹性与木材的正交异向弹性
一、弹性与塑性 弹性指木材在外力作用下发生变形，撤除 外力后变形完全恢复的性质。 塑性：指木材在外力作用下发生变形，撤 除外力后产生永久残留变形的性质。
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。 σ＝Eε
5、 蠕变的消除
对木材施加一荷载，荷载初期产生应力—应变曲线OA′，卸 载产生曲线A’B’，残留了永久变形OB’ 。为了使永久变形消失而 重新获得物体的原来形状，必须施加与产生曲线应力符号相反的 应力OC’ ，而形成这段曲线B’C’ 。
当OC’继续增大到等于A’ P’ ， B’C’将延至C’D’ ；卸去这个符号 相反的应力，产生应力—应变曲线 D’E’ ，也不能恢复到原形，残留 负向的永久变形E’O’ 。再次通过 反向应力OF’ ，材料才能恢复原形。
第三节 木材的粘弹性
流变学：讨论应力---应变之间材料荷载后的弹性和黏 性的科学。(讨论材料荷载后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。
一. 木材的蠕变
1. 概念(creep)：指在一定的温度和较小的恒定外
建筑木构件的蠕变问题
二. 木材的松弛
1. 概念(stress relaxation)：指在恒定温度和形变保 持不变的情况下,木材内部的应力随时间延长而逐 渐衰减的现象。
松弛与蠕变的区别在于：在蠕变中，应力是常数， 应变是随时间变化的可变量；而在松弛中，应变 是常数，应力是随时间变化的可变量。
松弛曲线
阔叶树 材
轻木 0.200 9 6274 296 103 200 310 33 0.66 0.23 0.49
核桃木 0.590 11 11239 1172 621 690 896 228 0.72 0.49 0.63
白蜡木 0.670 9 15790 1516 827 896 1310 269 0.71 0.46 0.51 山毛榉 0.750 11 13700 2240 1140 1060 1610 460 0.75 0.45 0.51
抗拉强度 抗压强度 抗弯强度
二. 木材的韧性：
木材吸收能量和抵抗反复冲击载荷， 或抵抗 超过比例极限的短期载荷的能力。
韧性材料往往是强度大的材料，但也有不符 合这个关系的。
三、 木材的破坏
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。
（5）蠕变变形值等于可恢复蠕变变形值和不可恢复蠕变变 形值之和。
4 、 单向应力循环加载时的蠕变特点 以一个方向的应力循环作用于木材，每个应力加
载—卸载周期都会残留一个变形，在热力学上，曲线 所包围的面积相当于各周期中能量的消耗。
反复加载-卸载的应力-应变周期图
能量的损耗随着每个周期增大，意味着在变形中做了更多 的功，同时造成材料蠕变的不可恢复部分越来越大。
顺纹理加压与顺纹理剪切
压缩应力和拉伸应力：把短柱材受压或受拉状态下产生的正应力。
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。
木材的应力－应变图（应力与应变的关系）
应力—应变曲线：表示应力与应变的关系曲线。
比例极限和弹性极限： 永久变形： 破坏应力和破坏应变： 屈服应力：
干燥时，木材由于不规则干缩所产生的内应力 会破坏其组织的内聚力，而塑性的产生可以抵消一 部分木材的内应力。
第四节 木材的强度、韧性与破坏
一、 木材的强度 强度是指材料抵抗外部机械力破坏的能力，表示
单位截面积上材料的最大承载能力。 木材是各向异性的高分子材料，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指标参数。
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
二、木材的正交对称性与正交异向弹性
木材的塑性是由于在应力作用下，高分子结构的变 形及相互间相对移动的结果。木材属于塑性较小的材料。
2 、 木材塑性的影响因素
影响木材塑性的重要因素有木材的多孔性、木材的含 水率和温度，其中含水率和温度的影响十分显著。 含水率:随W 而增大。 温 度:随T 而加大，这种性质往往被称为热塑性。
3 木材塑性的应用
云杉 0.390 12 11583 896 496 690 758 39 0.43 0.37 0.47 松木 0.550 10 16272 1103 573 676 1172 66 0.68 0.42 0.51
花旗松 0.590 9 16400 1300 900 910 1180 79 0.63 0.43 0.37
松弛曲线:应力—时间曲线
m为松弛系数。
松弛系数随树种和应力种 类而有不同，但更受密度和 含水率影响，m值与密度成反 比，与含水率成正比。
松弛弹性模量：单位应变 的松弛应力E(t)。
黏弹性材料的松弛曲线 (应变的速度为常数)
三. 木材的长期荷载：
1. 长期强度(或持久强度)：如果木材的应力小于一定极限
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。
如图所示木材具有圆柱对称 性，使它成为近似呈柱面对称的 正交对称性物体。符合正交对称 性的材料，可以用虎克定律来描 述它的弹性。
1、木材的正交对称性 RT、LR、LT 分别对应橫切
面、径切面和弦切面。
木材正交对称性
2、木材的正交异向弹性常数
木材是高度各向异性材料，木材三个主方向的弹性模量即 EL>>ER >ET。
针叶树材的 ER/ ET＝1.8 , EL/ ET ＝24， EL/ ER ＝13.3 阔叶树材的 ER/ ET＝1.9 , EL/ ET ＝18.5， EL/ ER ＝9.5 GLR>GLT>GRT 橫切面最小,针叶树材三者之比为20.5 :17:1,阔 叶树材三者之比为4.3 : 3.2 : 1. 木材的泊松比比其它材料大，变异规律为μRL > μLT>μLR.。
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。