定性分析竹子的力学特性(红色推荐)
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。
竹材物理力学性能研究
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。
【完整版】竹子的力学特性
竹子的力学原理探究学生姓名：熊治恺学号：20085040088单位：物理电子工程学院专业：物理学指导老师：陈敬东职称：副教授摘要：竹子，一种为大家所熟知的植物。
向来是高洁坚韧的君子的象征，这些高贵的品质使得竹子深受大家的喜爱。
我国国画家李苦禅在他画的竹子画上题词道：“木出土时先有节，长到凌云还虚心”，“节”、“虚心”、四季常青这几种品质，怕是历代的方便，一般都是采用阶梯状的变截面杆（阶梯杆）来代替理论上的等强度杆。
纵观历史，很多著名建筑以及器具的设计都与竹子的结构有着密不可分的联系，这正是竹子特殊的力学结构所拥有的稳定、坚固的特点使得它有如此广泛的应用。
在仿生学的领域里，竹子的力学特性必将大显身手。
关键词：竹子；力学特性；等强度杆；应用Bamboo mechanics principle exploredAbstract:Bamboo, a kind of plant that are familiar to us. Usually is the symbol of the resilience of the noble gentleman, these noble qualities that make bamboo loved by all. LiGuChan in his pictures in traditional Chinese painting bamboo inscription on a way: "wood unearthed first, long to lingyun also knobbly", and "festival" modestly, poor quality, afraid the evergreen several generations, are generally the convenience of using the ladder shaped cross-section bar (ladder pole) instead of theory of such strength pole. Throughout history, many famous buildings and appliances design and bamboo structure has close contact, this is the mechanical structure bamboo special have stable, strong characteristics make it is so widely used. In the field of bionics, the mechanics properties of bamboo will be steepKey words: Bamboo; Mechanical characteristics; Etc strength rod; application前言作为“岁寒三友”之一的“竹”，历来为国人所赞誉。
竹子的力学原理浅析
从照片中可以看出，台北 101 大楼采用了分节的设计思路，而这一设计思路 正是来源于竹节结构。竹子因竹节的构造使抵抗横向及剪切的能力增强。101 大 楼被分为 11 节，这样的设计使得 101 大楼在抗震和防风的能力上都得到了极大 的提升。
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度也随之增大。例如，当 0.7时，W空 1 0.72 2 ，即其抗弯强度是同等条 W实 1- 0.72
件下的 2 倍。
由弯曲正应力公式 My可知：杆件受到一定的弯矩后，离中性轴越远， Iz
对应的弯曲正应力也就越大，因此中性轴附近应力很小，如此如果做成实心轴， 那么中性轴附近材料的性能就没有得到充分发挥。例如，汽车传动轴所采用的空 心圆截面内外径之比约为 0.944，若改为实心轴，且要求它与原先的空心轴强度 相同，那么空心轴的质量只为实心轴的 31%。可见，空心轴减轻重量，节约材料 的特性非常明显。
定量证明。
建立力学模型：
将竹子视为空心圆截面杆件，与等截面面积的实心圆截面杆件进行力学分析。
设实心圆截面直径为 d，空心圆截面大径为 D1，小径为D2。
面积相等：
4
d2
4（D12
-
D22）
那么两者的抗弯截面系数：
1
W实
d3 32
W空
D13（1 - 32
4）（其中
D2 D1
）
二、空心圆截面杆的稳定性分析
有的竹子非常结实高大，比如山区常见的房屋材料毛竹，在自身重力的作用 下，稳定性会受到影响，下面进行稳定性定量分析。
竹子材料最新研究报告
竹子材料最新研究报告竹子是一种常见的植物，具有许多优良的特性，比如生长快、可再生、强度高等。
近年来，越来越多的研究对竹子材料进行了深入的探索和应用，下面将介绍一份最新的竹子材料研究报告。
最新研究报告对竹子材料的力学性能进行了详细的研究和分析。
研究结果表明，竹子的抗弯强度和抗压强度明显高于木材，且具有较好的韧性。
竹子的抗弯强度高达100-130 MPa，抗压强度达到60-100MPa。
这表明竹子材料在建筑、制造等领域有很大的潜力，特别是替代传统的木材材料。
此外，报告还研究了竹材料的耐久性和抗腐蚀性能。
研究发现，竹子具有较好的耐候性和耐腐蚀性，尤其在潮湿环境下表现优异。
竹子的抗霉菌性能也得到了肯定，这为竹子在室内装饰等领域的应用提供了保障。
此外，竹子材料还具有良好的隔热性能。
研究发现，竹子的导热系数远低于钢材和混凝土，约为0.1 W/(m·K)，因此可以有效地减少建筑物的热传导，降低室内能源消耗。
在环保方面，竹子材料被认为是一种理想的可再生资源，对环境影响较小。
相比于木材，竹子的生长周期更短，种植面积更小，且不需要大面积的森林砍伐。
竹子的生长过程中可以吸收更多的二氧化碳，并释放出更多的氧气，具有很好的生态效益。
总的来说，竹子材料在力学性能、耐久性、抗腐蚀性、隔热性能方面都具有优势，且具有良好的环保性。
因此，将竹子材料应用于建筑、制造等领域有很大的潜力和前景。
然而，需要注意的是，竹子材料的加工和处理等技术还有待进一步研究和改进，以提高其应用的广泛性和可靠性。
加强竹子材料的研究和开发，将有助于推动可持续发展和环保建筑的实现。
竹子的物理属性
竹胶合板竹材的物理性质密度字号：大中小竹材的密度是指竹材单位体积的质量，用“g/cm”表示之。
竹材的密度是一个重要的物理量，据此可估计竹材的重量，并可判断竹材材的其他物理力学性能。
因此，竹材的密度也与竹材人造板的性能有着密切关系。
、竹材的密度有多种表示方法，同一竹材用不同的表示方法，其密度值不同。
竹材密度常用的表示方法有如下两种:竹材的气干质量气干密度＝ ______________(g/cm')竹材的气干材积竹材绝干质量基本密度＝_______________(g/cm3)竹材的生材料积竹材的密度大小与竹材化学成分含量的多少一样，是依竹种、竹龄、立地条件和竹秆部位的不同而变化的。
1.密度与竹种的关系不同竹种的解剖结构和化学成分的含量不同，因而其密度不同。
几种主要经济竹种的密度见表1-3。
表1-3主要经济竹种的密度(g/cm3)------------------------------------------------------------------------------------------竹种密度竹种密度竹种密度竹种密度-------------------------------------------------------------------------------------------毛竹 O. 81 茶秆竹 O. 73 硬头黄竹 O.55 凤凰竹 O. 51刚竹 O. 83 苦竹 O. 64 撑篙竹 O. 61 粉单竹 O. 50淡竹 O. 66 车筒竹 O. 50 青皮竹 O.75 麻竹 O. 65慈竹 O. 46-----------------------------------------------------------------------------------------------从表1-3可知，主要经济竹种的密度在o. 46~o. 83 g/cm，的范围，最大密度与最小密小密度之差达o. 37 g/cm，。
竹材物理力学性能研究
对竹材进行压缩处理，使其密度增 大，提高其抗压和抗弯强度。
竹材的防腐处理
化学防腐
使用防腐剂对竹材进行处理，以 防止其受潮、腐烂和虫蛀。
生物防腐
利用生物制剂对竹材进行处理， 使其具有抗菌、防虫性能。
真空或压力处理
将竹材置于真空或压力环境下进 行处理，以消除内部水分和气体，
提高防腐性能。
竹材的复合化处理
本研究对于促进竹材在建筑、桥梁等工程领域的应用，推动绿色建筑和可持续发展 具有重要意义。
02
CHAPTER
竹材的基本物理特性
密度与孔隙率
密度
竹材的密度通常在0.4-0.9g/cm³之 间，其密度取决于竹种和生长环境。 密度是影响竹材物理力学性能的重要 因素之一。
孔隙率
竹材内部具有发达的孔隙结构，孔隙 率较高，一般在20%-30%之间。这种 孔隙结构对竹材的力学性能和加工性 能有一定影响。
冲击韧性
• 冲击韧性：冲击韧性是指材料在受到冲击负荷时的抵抗破裂和 延性的能力。竹材的冲击韧性较好，能够吸收较大的冲击能量， 这与其纤维结构有关。
疲劳性能
• 疲劳性能：疲劳性能是指材料在反复承受一定负荷时抵抗 疲劳破坏的能力。竹材的疲劳性能较好，能够在一定循环 次数的负荷下保持较好的完整性。
04
弯曲性能与弹性模量
弯曲性能
竹材在承受弯曲负荷时的性能表现，通常以弯曲强度和弯曲模量来衡量。弯曲强 度是指竹材在弯曲状态下所能承受的最大负荷，弯曲模量则是指竹材在受到外力 作用时抵抗变形的能力。
弹性模量
弹性模量是衡量材料抵抗弹性变形能力的重要参数，通常以兆帕（MPa）表示。竹 材的弹性模量较高，能够达到20GPa左右，表明其具有较好的抗变形能力。
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定性分析竹子的力学特性
结12，高鸣，2001010132
初次见到竹子的人大概都为竹子如此之细却能长那么高而感到惊讶，尤其是竹子多生长在南方，而且最茂密的季节是夏季，很难想象竹子在南方夏天的狂风骤雨中如何屹立不倒。
笔者试图通过自己有限的一点知识，从竹子的结构出发浅谈竹子的受力优点。
先看一下竹子的结构有哪些特点。
竹子的断面是圆环形，中空，一般直径6厘米，壁厚0.5厘米，大约每隔15厘米有一个实心坚硬的竹节。
对于空心固体的受力性能，意大利科学家伽利略曾经做过专门的研究，这里摘录如下：“人类的技艺（技术）和大自然都在尽情地利用这种空心的固体。
这种物质可以不增加重量而大大增加它的强度，这一点不难在鸟的骨头上和芦苇上看到，它们的重量很小，但是有极大的抗弯力和抗断力，麦秆所支持的麦穗重量，要超过整株麦茎的重量，假如与麦秆同样重量的物质却生成实心的而不是空心的，它的抗弯和抗断力就要大大减低。
”“实际上也曾经发现并且用实验证实了，空心的棒以及木头和金属的管子，要比同样长短同样重量的实心物体更加牢固，当然，实心的要比空心的细一些。
人类的技艺就把这个观察到的结果应用到制造各种东西上，把某些东西制成空心的，使它们又坚固又轻巧。
”
竹子在自然界中主要受自重荷载和风荷载。
在自重荷载下（无风时），竹子相当于一根受压杆，根据欧拉公式，临界荷载：2
2)(l EI F Pcr µπ= ，对于竹子，E 是它的材料性能，
取决于竹纤维的强度，生长在土地上长度系数2=µ，
这些都是常数。
除去长度因素外，还和截面抗弯刚度Pcr F EI 成正比。
显然，在同样的重量下，把截面作成空心圆环对于提高抗弯刚度EI 是最有利的。
计算表明，假如把竹子做成实心的，则其抗弯能力是原来的1/10。
因此，竹子特有的空心圆环形的截面保证了它的受压整体稳定性，从而能提高其生长高度。
那么竹子如何保证受压局部稳定性呢？竹节的作用此时就体现了。
竹节所起到的作用与箱形截面柱中横向加劲肋是一样的，从而保证了竹子的受压局部稳定性。
同时，竹节的存在也保证了竹子的抗扭能力，避免竹子发生扭转失稳。
在风荷载下，竹子主要抵抗的是弯矩和剪力。
对于抗弯，边缘最大正应力与截面截面惯性矩I 成反比，而I 随截面半径增大而增大，故空心结构形成的大半径有利于降低边缘最大正应力提高抗弯能力。
同时，由于边缘的正应力最大，故将优质材料布置在边缘是最优化的结构布置，竹子就做到了这点。
竹壁自外而内，分为竹青、竹肉和竹黄三个部分，竹子的表面呈现出青色的叫竹青，由抗拉强度很高的纤维质构成。
对于抗剪，竹节又起到了很关键的作用。
坚硬实心的竹节将竹身分成小段小段的区格，在每个区格的端部提供可靠的变形约束，从而也能大大提高竹子的抗剪能力。
举个例子，农业上小麦减产主要原因之一“倒伏”，就是小麦返青拔节时，由于雨水过多，生长迅速而拔节快，形成节与节之间间距大，减低了麦秆的抗剪能力，头重脚轻杆软倒伏于地。
从上面的分析可以看出，竹子的结构特点十分符合它在自然界中的受力需要。
自然界中的许多动植物身上都有许多这样的特点，这些都是生物在进化过程中逐渐产生的有利于其生存的特点，受力优越性便是其中之一。
学习体会
本学期选修了袁老师的定性结构力学课，感觉收获是很大的，比如，光是学到的约束去约束法就屡试不爽，在定性结构分析的时候能起到很大的作用。
以下我谈谈上完这门课后对定性结构分析的一点理解：
首先，定性分析是基于明确的力学概念的基础上，概念不清楚，分析就不正确。
因此，做定性结构分析，要求我们要有扎实的力学功底；
其次，定性分析并不代表没有定量计算，而是这种定量的计算在脑中完成，不是精确完成，而是近似计算，近似计算本身就是一项很复杂的技巧，要求能定性地分析数据，比如要求的精确性、能模糊的舍入度等等。
再次，定性分析的过程中，运用形象的思维方式是十分有利的。
比如在脑子中可以想象一个结构受力时的变形过程，以确定危险断面、纤维拉伸模态等等。
以上是我脑中一些不太成熟的理解，对于课程的建议，我想，如果可能的话，本门课程应该加课时，至少一个学期32个学时，这样能学到更多的东西。
教师点评：
很有意思的一篇短文。
观察细致，分析合理。
作者从生活中来，有生活知识和积累；比如说“倒伏”，未必人人皆知，恰好我还知道。
定性分析需要敏锐的观察力和分析力，更需要积极主动的意识，同时也需要以生活实践、工程实践、研究实践作基础。
文章体现了定性分析的意识，这也是本门课程最想让学生学到的。