常用木材物理力学性能
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

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
不同树种的木材物理力学性能汇编

不同树种的木材物理力学性能不同树种的木材物理力学性能包括:弹性、塑性、蠕变、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、冲击韧性、抗劈力、抗扭强度、硬度和耐磨性等。
树木是木材的原体,是由它本身生命生存与繁衍的整个生长过程,积累了成为不同木材的物质,直到生命自然终结,或被认为终结生命,而成为被利用的材料。
树木是木质多年生植物,通常把它分为乔木和灌木两种。
乔木是l.3米以上,只有一个直立主干的树木;灌木是直立的、具有丛生茎的树木。
我国现有木本植物约7000多种,属乔木者约占1/3以上,但是作为工业用材而供应市场的只不过1000种,常见的约300种。
树木是人类繁衍延续到今天的必要条件。
它靠空气、水和阳光存活,通过一系列化学反应,形成树木肢体的物理变化,为人类营造出了天然的乐园。
“碳”是形成木材物理力基础。
树木在生长发育过程中,形成了高度发达的营养体。
水分及营养液等流体的输运现象始终伴随着树木营养生长的生理过程。
树木由树梢沿主轴向上生长(高生长),也在土壤深处向下生长(根生长),中间的树干部分沿着径向生长。
前一年形成的树干部分到了次年不会再进行高生长。
树木从天上接受阳光的沐浴,到地下去寻觅水分,把原料从树根输送到叶片。
由叶子制造养分,将养分向下输送,供给树木生长需要。
这样,树木生长过程中,形成了非常协调完备的水分及养分的输送系统。
一株红杉(美)树高达112米,一株杏仁桉(奥)树竟高达156米,一株银杏(中)树龄达3000年,一株世界爷(美)树龄竟达7800年。
那么对于如此高大、如此年久的树木,体内各种物质(水、矿物质、可溶性碳水化合物和激素等等)是它的最外层是树皮(外皮),树皮里边一层是韧皮部(也叫内皮),经它将营养液由叶部输送到树木的其他部分(包括根在内)。
再向内一层是形成层,它的细胞不断分裂,使树木沿径向生长而不断加粗。
再往里是边材和心材,即木质部,木质部中被叫做导管的细胞组织,它将树液输送到茎和叶部。
木材力学性能(参考)

及含水率有关。
(3)蠕变与松弛对工程的影响
(4)木材蠕变特性研究简介
木材的蠕变特性曲线是一 粘弹性曲线。
(t ) J (t ) 0
木材的蠕变变形由三个部 分组成:
第一部分 是由木材内部高度结晶的微纤丝构架而引起的 弹性变形,这种变形是瞬间完成;
(4)木材蠕变特性研究简介
第二部分是链段的伸展而 引起的延迟弹性 变形,这种变形 是随时间而变化 的; 第三部分是高分子的相 互滑移引起的 粘性流动。
木材横纹抗压强度测定试样与受力方向 1-径向全部抗压 2-径向局部抗压
针叶材及阔叶树环孔材径向受压 时应力与应变间的关系
5.2.3 木材的抗弯强度
5.2.3.1 木梁承受弯曲荷载时应力的分布特点 木材抗弯强度是指木材承受逐渐施加弯曲荷载的最大能力, 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。 木材抗弯强度亦称静曲强度,或弯曲强度,是重要的木材力 学性质之一,主要用于家具中各种柜体的横梁、建筑物的桁 架、地板和桥梁等易于弯曲构件的设计。静力荷载下,木材 弯曲特性主要决定于顺纹抗拉和顺纹抗压强度之间的差异。 因为木材承受静力抗弯荷载时,常常因为压缩而破坏,并因 拉伸而产生明显的损伤。对于抗弯强度来说,控制着木材抗 弯比例极限的是顺纹抗压比例极限时的应力,而不是顺纹抗 拉比例极限时应力。
木材的标准与规范

防火涂料:用于木材表面的防火涂料,可以降低木材的燃烧性能 阻燃剂:添加到木材中的化学物质,可以降低木材的燃烧性能 防火处理工艺:包括浸泡、喷涂、浸渍等,可以改善木材的防火性能 防火标准:根据不同的使用环境和要求,制定相应的防火标准和规范
标准长度:通常为2.44米、3.05米、4.88米等 标准宽度:通常为0.1米、0.12米、0.15米等 标准厚度:通常为0.01米、0.015米、0.02米等 标准尺寸与规格:根据不同用途和需求,有不同的标准尺寸与规格
优化运输方式: 根据木材的数量、 尺寸和运输距离, 选择合适的运输 方式,如陆运、 海运、空运等, 以降低运输成本。
采用先进的储存 和运输技术:如 采用真空包装、 冷链运输等技术, 以延长木材的保 质期,降低储存 和运输过程中的 损耗。
加强管理:建立 健全木材的储存 和运输管理制度, 加强对员工的培 训和管理,提高 工作效率,降低 成本。
,
汇报人:
目录
CONTENTS
软木:质地轻软,易于加工,但强度较低,常 用于制作家具、装饰品等。
硬木:质地坚硬,耐磨损,但加工难度较大, 常用于制作地板、家具等。
红木:质地坚硬,色泽鲜艳,具有较高的观 赏价值和收藏价值,常用于制作高档家具、 工艺品等。
松木:质地松软,易于加工,但强度较低,常 用于制作家具、包装材料等。
包装材料:选择防潮、防蛀、防震的材料,如塑料薄膜、木箱等 包装方式:根据木材的尺寸、形状和重量,选择合适的包装方式,如单件包装、组合包装等 防护措施:在运输过程中,采取防潮、防蛀、防震等措施,如使用防潮剂、防蛀剂、减震垫等 标识:在包装上标明木材的种类、规格、数量等信息,以便于识别和管理
合理选择储存地 点:根据木材的 种类和特性,选 择合适的储存地 点,避免潮湿、 高温等不良环境 对木材的影响。
木材的机械性能

提高木材耐久性的方法包括防腐处 理、干燥处理、改性处理等
添加标题
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影响木材耐久性的因素包括树种、 木材的物理和化学性质、使用环境 等
耐久性是评价木材质量的重要指标, 对于建筑、家具等木制品尤为重要
耐腐蚀性
木材的耐腐蚀性主要取决于木材的化学成分和结构 木材中的酚类化合物和单宁等物质具有较强的抗氧化性和防腐性 木材的耐腐蚀性还与木材的含水率和温度有关 木材的耐腐蚀性可以通过化学处理和热处理等方式进行改善
耐磨性
木材的耐磨性是指木材抵抗磨损的能力 耐磨性与木材的硬度、密度和纹理有关 耐磨性差的木材容易磨损,影响使用寿命 提高木材耐磨性的方法包括涂饰、浸渍和热处理等
04 木材的加工性能
锯解加工
锯解方式:纵锯、 横锯、斜锯等
锯解设备:带锯机、 圆锯机、链锯等
锯解质量:锯解精 度、表面粗糙度、 木材损耗等
膨胀
干缩湿胀的影 响因素:木材 的种类、密度、 纹理、含水率
等
干缩湿胀的危 害:导致木材 变形、开裂、
翘曲等
干缩湿胀的预 防措施:合理 控制木材的含 水率,采用适 当的干燥和防
腐处理方法
硬度
木材的硬度与其密度、纤维长 度和细胞壁厚度有关
硬度是衡量木材强度的重要指 标之一
硬度高的木材耐磨、耐久性好, 但加工难度较大
硬度低的木材易于加工,但耐 磨、耐久性较差 力
影响因素:树种、木材的密度、 纹理、含水率等
测试方法:拉伸试验、剪切试 验等
应用:抗拉强度是评估木材力 学性能的重要指标,用于木材 分级、选材和结构设计等
抗压强度
木材的抗压强度是 指木材在受到垂直 于纤维方向的外力 作用下,抵抗变形 和破坏的能力。
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。
木材的物理性质

木材的密度与 重量的关系: 木材的密度与 重量成正比, 即密度越大,
重量越重。
木材的密度与 树种的关系: 不同树种的密 度不同,因此 重量也不同。
密度和重量的影响因素
树种:不同树种的密度和 重量不同
年龄:树木年龄越大,密 度和重量越高
湿度:木材的湿度会影响 其密度和重量
温度:温度也会影响木材 的密度和重量
木材的吸湿性可 以吸收声音,降 低噪音
木材的吸湿性可 以吸收热量,保 持室内温度稳定
04
木材的力学性质
弹性模量
定义:木材在受力时抵抗变形 的能力
影响因素:树种、木材的密度、 含水率等
测试方法:拉伸试验、压缩试 验等
应用:木材的强度设计、加工 工艺选择等
抗拉强度
定义:木材抵抗拉伸破坏的能力
影响因素:树种、木材的密度、纹理、含水率等
纹理和花纹的影 响:对木材的强 度、硬度、美观 度等有影响
纹理和花纹的识 别:通过观察木 材的横截面、纵 截面等来识别
木材的缺陷和变异
缺陷:节子、裂纹、腐朽、 虫眼等
变异:颜色、纹理、硬度、 密度等
原因:生长环境、气候条 件、树种差异等
影响:美观度、强度、耐 用性等
THANK YOU
汇报人:
02
木材的导热和导电 性能
导热性能
木材的导热系数:描述木材导热 能力的参数
应用:木材的导热性能在室内设 计中的应用,如地板、家具等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
影响因素:木材的种类、密度、 湿度等
与其他材料的比较:木材与其他 材料的导热性能比较,如金属、 塑料等
导电性能
木材的导电性能:木材是绝缘体, 导电性能较差
木材力学性能参考

contents
目录
• 木材的基本性质 • 木材的力学性能 • 木材的力学性能测试 • 木材力学性能的影响因素 • 木材力学性能的应用 • 木材力学性能的未来研究和发展
01
木材的基本性质
木材的构造
01
02
03
木纤维
木材的主要组成部分,由 管状细胞构成,具有较高 的强度和弹性。
木射线
压缩测试
总结词
压缩测试是评估木材在压缩载荷下的性 能表现,主要考察木材的抗压强度和压 缩弹性模量等参数。
VS
详细描述
在压缩测试中,试样通常被放置在两个平 行的平板之间,并在两端施加逐渐增大的 压力。通过测量试样的变形和载荷,可以 计算出木材的抗压强度和压缩弹性模量等 参数。这些参数反映了木材在承受压缩载 荷时的力学性能和稳定性。
弯曲测试
总结词
弯曲测试是评估木材在弯曲载荷下的性能表 现,主要考察木材的抗弯强度、弯曲弹性模 量和剪切模量等参数。
详细描述
在弯曲测试中,试样通常被放置在一个曲梁 上,并在两端施加逐渐增大的压力。通过测 量试样的变形和载荷,可以计算出木材的抗 弯强度、弯曲弹性模量和剪切模量等参数。 这些参数反映了木材在承受弯曲载荷时的力 学性能和稳定性。
导热性
木材的热传导系数较低, 具有良好的保温性能。
02
木材的力学性能
弹性模量
总结词
弹性模量是木材抵抗弹性变形的能力,反映了木材刚度的指 标。
详细描述
木材的弹性模量通常用弹性模量E来表示,它反映了木材在受 力时抵抗弹性变形的能力。弹性模量越大,木材的刚度越大 ,不易发生变形。
强度
总结词
强度是指木材在受到外力作用时抵抗破坏的能力。
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气干密度/(g/cm3)
干缩率/%(生材—气干)
顺纹抗压强度/MPa
抗弯强度/MPa
抗弯弹性模量/GPa
顺纹抗剪强度/MPa
端面硬度/N
径向
弦向
紫椴
15.0
II
II
I,II
I,II
I
青檀
15.0
IV
IV
IV
III
IV
白榆
15.0
III
II
II
II,III
III
榉树
15.0
IV
III
IV
顺纹抗压强度/MPa
抗弯强度/MPa
抗弯弹性模量/GPa
顺纹抗剪强度/MPa
端面硬度/N
径向
弦向
白桦
15.0
III
II,III
II,III
II,III
II,III
秋枫
15.0
III
II,III
II,III
II,III
IV
青冈
15.0
IV
III,IV
IV
V
IV,V
水青冈
15.0
IV
III
III
IV
III
15.0
II,III
II
II,III
II
II,III
水曲柳
15.0
III
III
III
III,IV
III
小叶杨
15.0
II
I,II
I,II
I,II
II
山杨
15.0
II
I,II
I,II
III
I,II
拟赤杨
15.0
II
I,II
II
II
II
荷木
15.0
III
III
III
III
III
15.0
V
IV,V
V
V
V
树种
I
III
IV
II
III
II
II
杉松冷杉
15.0
II
II
II
II
II
II
I
I
云南油松
15.0
II,III
II
III,IV
II,III
II,III
III
II
II
落叶松
15.0
III,IV
V
III
III
IV
II
III
四川红杉
15.0
II
III
IV
II
II
III
II
II
云杉
15.0
I,II
II
III
I,II
顺纹抗压强度/MPa
抗弯强度/MPa
抗弯弹性模量/GPa
顺纹抗剪强度/MPa
端面硬度/N
径向
弦向
生材~全干
生材~气干
生材~全干
生材~气干
I
≤0.3
≤0.35
<3.0
<2.0
<5.0
<3.0
≤2.9
≤54.0
≤7.4
≤6.5
≤2500
II
0.31~0.45
0.351~0.55
3.0~4.0
2.0~2.5
0.61~0.75
0.751~0.95
5.0~6.0
3.0~3.5
8.0~9.5
5.0~6.0
59.1~73.0
118.1~142.0
13.3~16.2
12.1~15.0
6510~10000
V
≥0.75
≥0.95
>6.0
>3.5
>9.5
>6.0
>73.0
≥142.0
≥16.3
≥15.1
>10000
ﻩ
II,III
II,III
II
III
枫杨
15.0
II
II
II
II
香樟
15.0
II,III
II
II
II
II
铁刀
15.0
III
III
III
III
IV
黄檀
15.0
IV
IV
IV,V
IV,V
V
槐树
15.0
III,IV
II,III
II,III
II,III
III,IV
鹅掌楸
15.0
II,III
II
II
III
III
苦楝
III
异翅香
15.0
III
II
II
II,III
II,III
II
II,III
III
杯裂香
15.0
IV,V
III,IV
IV
V
II,IV
IV
双翅龙脑香
15.0
III,IV
III,V
III,V
III,IV
III
IV,V
I,III
III,IV
龙脑香
15.0
IV
III
II
IV
IV
V
III,V
IV
低垂坡垒
15.0
麻栎
15.0
IV
III,IV
III,IV
III~V
IV
白栎
15.0
IV
III
III,IV
IV
V
柞木
15.0
III,IV
II,III
III,IV
III,IV
IV
枫香
15.0
III
II,III
II.III
II,III
III
山核桃
15.0
III,IV
III
III,IV
III~IV
IV
核桃
15.0
II,III
V
II
II,III
III,IV
III
V
IV,V
渐尖叶坡垒
15.0
III,IV
III,IV
III,IV
III~V
IV
深红婆罗双
15.0
II,III
II
I
II,III
II,III
5.0~6.5
3.0~4.0
29.1~44.0
54.1~88.0
7.5~10.3
6.6~9.5
2570~4000
III
0.46~.60
0.551~.75
4.0~5.0
2.5~3.0
6.5~8.0
4.0~5.0
44.1~59.0
88.1~118.0
10.4~13.2
9.6~12.0
4010~6500
IV
常用木材物理力学性能
————————————————————————————————作者:
————————————————————————————————日期:
常用木材物理力学性能
物理力学指标分级标准
表1物理力学指标分级标准
分级
基本密度/(g/cm3)
气干密度/(g/cm3)
干缩度/%(生材—气干)
I
槭木
15.0
III,IV
III
III,IV
III,IV
IV,V
刺楸
15.0
II,III
I,II
II,III
II,III
II,III
江南桤木
15.0
II
II
II
II
III
光皮桦
15.0
III
II,III
III,IV
III,IV
III,IV
树种
试验时含水率/%
气干密度/(g/cm3)
干缩率/%(生材—气干)
表2国内常用树种物理力学性能
树种
试验时含水率/%
气干密度/(g/cm3)
干缩率/%(生材—气干)
顺纹抗压强度/MPa
抗弯强度/MPa
抗弯弹性模量/GPa
顺纹抗剪强度/MPa
端面硬度/N
径向
弦向
福建柏
15.0
II
I
II
II
II
II
II
III
银杏
15.0
II
II
II
II
II
III
III
III
冷杉
15.0
I,II
I,II
I
I
湿地松
15.0
III
III
III
II
II
III
I
II
红松
15.0
II
II
III
II
II
III
II
I
广东松
15.0
II
II
III
II
III
III
II
II
马尾松
15.0
II,III
II,III
IV
II
III
II
II
II,III
樟子松
15.0
III
II
III
III
I
III
II
云南松
15.0
III
IV
2
印尼漆
15.0
II
I
I(II)
II
I
II