木材学复习资料.doc

一、解释下列概念（共计30分）1形成层：形成层位于树皮和木质部之间，是包裹整个树干、树枝、树根的一个连续的鞘状层2. 纤丝倾角： 微纤丝排列方向和细胞轴所成的角度。3纤维饱和点：细胞腔中自由水慢慢蒸发，当细胞腔中没有自由水，而细胞壁中结合水的量处于饱和状态，这时的状态称为纤维饱和点4纹孔：木材细胞壁加厚产生次生壁时，初生壁上未被增厚的部分，即次生壁上的凹陷5.管孔：导管是绝大多数阔叶树材所具有的中空状轴向疏导组织，在横切面上可以看到许多大小不等的孔眼，称为管孔6.径列复管孔：指由两个或两个以上管孔相连成径向排列，除了两端的管孔为圆形外，在中间的部分管孔为扁平状8.直纹理：直纹理是指木材轴向细胞排列方向基本与树干长轴平行。9.斜纹理： 斜纹理指木材轴向细胞排列方向与树干长轴不平行。10.非叠生形成层:多数树种的形成层原始细胞排列不整齐，即他们的排列上下交错，不在同一水平面上，这种形成层称为非叠生形成层。 11.微纤丝角：细胞壁S2层中微纤丝的方向和细胞轴所成的角度，角度愈大木材性能越低。 12.非结晶区：当纤维素分子链排列的致密程度减小、分子链间形成较大的间隙时，分子链与分子链之间的结合力下降，纤维素分子链间的平行度下降，此类纤维素大分子链排列特征被称为纤维素非结晶区 13.具缘纹孔：指次生壁在纹孔膜上方成拱形纹孔缘的纹孔，它是厚壁细胞上存在的纹孔类型 15.纹孔塞：在针叶树材中，轴向管胞壁上的具缘纹孔的纹孔膜中间形成初生加厚，其微纤丝呈同心圆状，加厚部分被称为纹孔塞。 18.松弛: 在恒定应变条件下，应力随着时间的延长而逐渐减少的现象称为应力松弛19.应力木：在倾斜的树干或树干的夹角超过正常范围的树枝中所出现的畸形结构 20. 热扩散率：即导温系数。它的物理意义是表征材料在冷却或加热的非稳定状态过程中，各点温度迅速趋于一致的能力（即各点达到同一温度的速度） 21弹性模量：物体产生单位应变所需要的应力，它表征材料抵抗变性能力的大小，是表示材料力学性质的重要常数。 22压电效应：具有晶体结构的电介质在压力或机械振动等作用下得应变也能引起电荷向集聚极化从而产生电场，这种由力学变形而引起的介质极化称为压电效应。23木材缺陷：凡呈现在木材上能降低其质量，影响其使用的各种缺点，均为木材缺陷 25.半具缘纹孔对:是具缘纹孔与单纹孔相构成的纹孔对。 26.穿孔：2个导管分子纵向相连时，其壁端相通的空隙称为穿孔27.结晶度：指纤维素结晶区所占纤维整体的百分率，是反应纤维素聚集形成结晶的程度 29.平衡含水率：木材的吸湿速度与解吸速度达到平衡时的含水率，称为平衡含水率30.吸着滞后现象：在相同的温湿度条件下，由吸着过程达到的木材的平衡含水率低于解吸过程达到的平衡含水率，这个现象称为吸着滞后现象。 31.介电性：是指物质受到电场作用时，构成物质的带电粒子，只能产生微观上的位移而不能进行宏观上的迁移的性质。32.损耗角正切tgd：是工程中常用来表示材料介质损耗的物理参数，其定义为：介质在交流电场中每周期内热消耗的能量与充放电所用能量之比，在数值上等于热耗电流与充放电流之比。 33.比热:比热为单位量的某种物质温度变化1C所吸收的热量。34.导热系数（ ）：表征物体以传导方式传递热量的能力，是极其重要的热物理参数，基本定义为：以在物体两平行的相对面之间的距离单位，温度差恒定为1C时，单位时间内通过单位面积的热量。35.导温系数：又称热扩散率。它的物理意义是表征材料在冷却或加热的非稳定状态过程中，各点温度迅速趋于一致的能力（即各点达到同一温度的速度） 36.应拉木：指阔叶树材倾斜或弯曲树干和枝条的下方，即受拉部位的木质部，其断面上，一部分年轮呈现特别偏宽的现象。37.应压木：指针叶树材倾斜或弯曲树干和枝条的下方，即受压部位的木质部断面上，一部分年轮和晚材呈现特别偏宽的现象38环孔材：指一个生长轮内，早材管孔比晚材管孔大得多，并沿生长轮呈环状排列一至数列。半散孔材：指一个生长轮内，早材管孔比晚材管孔稍大，从早材到晚材的管孔逐渐变小，管孔的大小界线不明显散孔材：指一个生长轮内，早材晚材管孔没有明显区别，分布也比较均匀。 论述题 及简答题1.阔叶树材种,射线薄壁细胞类别及组合。种类：单列木射线、多列木射线、聚合木射线、栎式木射线根据射线胞壁细胞的类别及组合，可分为同型射线和异型射线两类（1）同型木射线：射线组织全部由横卧细胞组成的射线。分为：同型单列：射线组织全部由单列和多列或偶见两列射线，且由横卧细胞组成。同型单列及多列：射线组织由单列或多列射线，全由横卧细胞组成。（2）异型射线：射线组织全部或部分由方形或直立细胞组成。异型单列：射线组织全为单列或偶有成对者，由横卧与直立或方形细胞所组成。异型多列：射线组织全为两列以上，偶见单列，由横卧与直立或方形细胞组成。异型型：由单列或多列射线组成。单列射线由直立和方形细胞构成，多例射线弦面观察期单列尾部较多列部分要长，单列尾部直立细胞构成，多列部分有横卧细胞构成。异型型：由单列或多列射线组成。与一型的差别为多列射线的单列尾部较多列部分要短异型型：由单列或多列射线组成。单列射线全为横卧细胞或直立或横卧细胞混合组成。2.针叶树材和阔叶树材组织构造的比较组成分子针叶树材阔叶树材导管不具有具有管胞木纤维管胞是主要分子，不具韧性纤维。管胞横切面呈四边形或六边形。早晚材的管胞差异较大具有阔叶木材管胞（环管管胞和导管状管胞）。木纤维（纤维状管胞和韧性纤维）是主要分子，细胞横切面形状不规则，早晚材之间差异不大木射线具有木射线管胞，组成射线的细胞都是横卧细胞，多数是单列，具有横向树脂到的树种会形成纺锤形木射线不具有射线细胞，组成射线的细胞也有都是横卧的，一般是横卧和直立，与方形细胞一起组成较多，射线仅为单列的树种少，多数为多列木射线，有些含聚合木射线胞间道仅松科某些属具有树脂道，其分布多为星散，或短切线状（轴向正常的为两个树脂道隔着木射线并列，而创伤树脂道呈短切线状弦向排列）具有树胶道，某些树种具有轴向和横向两种，而多数仅有横向，轴向胞间道的排列有同心圆状、短切线状或星散状等矿物质仅少数树种含草酸钙结晶，不含二氧化硅在不少树种细胞中含有草酸钙结晶，结晶形状多样，有些热带树种细胞中含二氧化硅3.半纤维素与纤维素的异同点 答：相同点：（1）半纤维素和纤维素两者同属于多聚糖（2）同是甙键连接的 ( 3）皆 可酯化或醚化，在适当的条件下可以水解，在碱性条件下可以降解。均含游离羟基具有亲水性不同点： （1）纤维素是由单一糖基构成的高聚物，半纤维素是由两种或两种以上的糖 基构成。（2）纤维素是线形高聚糖，半纤维素是线形的带有各种短侧链的多聚糖。（3） 纤维素具有结晶区和非结晶区结构，形成纤丝存在于细胞壁，为骨架物质，半纤维素为基 质物质，包围在纤维素纤丝外面，在外界条件影响下，半纤维素要比纤维素容易起化学反 应。（4）半纤维素的吸湿性和润胀度均比纤维素高。 4.以木材构造特点说明木材干缩湿胀的各向异性的原因P141表现：对大多数的树种来说， 轴向干缩率一般为 0.10.3， 而径向和弦向的干缩率范围则为 36%和 612，轴向干缩率最小。 木材干缩湿涨的各向异性原因A、木材轴向横向干缩湿胀差异的原因。针叶树材的主要细胞是轴向管胞，阔叶树材的主要细胞是木纤维，他们细胞壁结构是相似的，且在排列上都与树干主轴呈近似平行，木材主要细胞的细胞壁内微纤丝方向在次生壁外层s1和内层s3与细胞几乎近于垂直，中层s2则与主轴近似平行，而细胞壁中次生壁占的比例最大，次生壁中又以中层厚度最大，因此木材的干缩或湿胀也就主要取决于次生壁中层S2微纤丝的排列方向。B、弦向大于径向： （1）射线组织的影响：由于木射线在径向的抑制作用，射线细胞是唯一的横卧细胞。当射线细胞收缩时，由于纵向收缩小于横向收缩，因而射线细胞的纵向收缩抑制了木材的径向收缩，使得径向收缩小于弦向收缩。 （2） 早、 晚材差异的影响。 晚材收缩和膨胀量要大于早材，在木材径向早晚材是串联的，木材径向收缩体现为收缩量大的晚材和收缩量小的早材按照各自比率加权平均的效果，而在弦向，早晚材是并联相接，由于晚材的强度大于早材，因此收缩大的晚材就会强制收缩小的早材同它一起收缩，最终使木材弦向收缩大于径向收缩。 （3）径向壁和弦向壁中木质素含量差别的影响。由于一般木质部纤维的径向壁比弦向壁的木质素含量高，因而吸湿变形性也小。同时木材纤维的胞壁是微纤丝排列和化学组成明显不同的多层结构，这两者都是导致木材的径向弦向干缩湿胀差异的主要因素。（4）径壁、弦壁纹孔数量的影响。纹孔的存在使其周围微纤丝的走向偏离了细胞长轴方向，产生了可达45的夹角，因此对细胞壁的收缩产生了较大的限制作用，而针叶树材管胞径面壁上的纹孔数量较弦面壁的多，这使径向收缩收到限制作用很大，对弦向收缩产生的限制小，最终导致木材弦向干缩湿胀比径向。5画出木材蠕变曲线图说明蠕变过程P191说明：1,对木材施载产生瞬时变形后，变形随着时间的推移而增大的蠕变过程。 2，卸载后有一瞬间恢复变形，在数值上等于施载的瞬时变形 3，卸载后又随着时间的推移而变形减小的蠕变恢复，在此过程中的是可恢复蠕变部分 4，完成蠕变恢复后，变形不在恢复，残留的为永久变形 5，蠕变变形值等于可恢复变形形值和不可恢复变形值之和6绘图题7.简述木材的优缺点。P810 优点：1）易于加工2）木材强重高3）气干材是良好的绝缘材料4）木材有吸收能量的作用5） 木材是弹性塑性体6）木材的花纹、光泽、颜色，能起到特殊的装饰作用7）木材可以调节小气候8）调节生物的生理量和心理量，使之正常。缺点：1）湿胀、干缩：木材含水率在 纤维饱和点以下时，其尺寸也随之变化2）木材容易腐朽和虫蛀3）木材用作沿海水工建筑材 料或木船等，则常为海生钻孔动物所侵害4）木材易于燃烧。容易引起火灾5）木材的变异性 大6）木材有许多不可避免的天然缺陷)8.节子对材质的影响P213节子是对木材质量影响最大的缺陷1、在节子周围，木材纹理产生局部紊乱，并且其颜色较深，破坏了木材外观的一致性2、节子的硬度很大，主轴方向和树干主轴方向呈较大夹角，在切割加工时易造成刀具的损伤3、由于节子的纹理和密度与木材不同，木材干燥时的收缩方式与木材不同，造成节子附近的木材易产生裂纹，死节脱落，破坏木材的完整性4、节子的存在降低了木材的顺纹拉伸，顺纹压缩和弯曲强度，但可以提伸横纹压缩和顺纹剪切强度。9.宏观识别木材的主要依据要点：1、树皮 2、边材与心材（区别是否明显以及材色） 3、生长轮（类型、明显度、宽带）4、早晚材（变化） 5、管孔（大小、配列、内含物）6、轴向胞壁组织（数量、分布）7、木射线（宽带、粗细）8、胞间道（有无）10.影响木材力学性质的主要因素P2062091）木材密度的影响：木材强度和刚性随木材密度的增大而增高；弹性模量随木材密度的增 大而线性增高；，但相剪切弹性模量也受密度影响关系数较低；木材韧性随密度的增加也成 比例增长2）含水率的影响：含水率在纤维饱和点以上时对木材力学性质几乎没有影响；当 含水率处在纤维饱和点以下时，随着含水率下降，木材力学强度急剧增加3)温度的影响：在 温度20160C 范围内，木材强度随温度升高而较为均匀地下降；当温度超过160C 时力学 强度下降速率明显增大4)长期荷载的影响：对长期负荷的横梁，在破坏前卸去载荷，那么应 力在弹性极限以下时，静态强度和弹性模量不受影响；随时间推移，如果木梁的变形速度呈 减少状态，则在长期负荷下也安全5）纹理方向及超微构造的影响：拉伸强度和压缩强度均 为顺纹方向最大，横纹方向最小6）缺陷的影响：有节子的木材一旦受到外力作用，其周围 会产生应力集中，弹性模量将比同一密度的无节子木材小11.应压木和正常材的区别P2151、正常材晚材管胞的横截面基本上是长方形，应压木晚材管胞的横截面有趋于圆形的倾向，因此相邻的34个管胞之间存在间隙2、应压木早材管胞的细胞壁厚度比正常材的厚，晚材管胞的细胞壁厚度与正常材的基本相同，因此早材至晚材的变化比同树种正常材缓慢3、在同一年轮内，应压木的管胞长度比正常材的短，管胞末端通常变细及产生分歧。4、应压木细胞壁次生壁外层和中层的厚度比正常材要大，没有次生壁内层S3层5、应压木管胞细胞壁的微纤丝倾角比正常材大，次生壁中层的纤维角比正常材大4550 6、应压木的木质素含量平均比正常材的大9%纤维素含量降低10%，半纤维素含量增加7.8%7、应压木的密度与正常材的密度之比为4:38、应压木的顺纹收缩率和膨胀率比正常树材大9、密度相同的气干材，应压木比正常木的顺纹抗压强度稍低，顺纹抗拉强度、弹性模量、弯曲强度和冲击强度显著降低，脆性增大。由于应压木的干缩系数与正常材有较大的差异，锯材易产生弯曲变形和开裂。12.应拉木与正常材的区别P2161、通常应拉木的早材中存在胶质纤维2、应拉木的管孔尺寸和数量减少3、应拉木的木质纤维一般比正常材多4、早材木质纤维细胞的横截面呈圆形，次生壁显著加厚5、应拉木中所具有的胶质纤维的次生壁层次结构与正常材不同。由于胶质层G层的存在，使细胞次生壁形成以下三种结构：S1+S2+S3+G少S1+S2+G普遍S1+G6、应拉木的纤维素含量增加，半纤维素和木质素的含量降低7、应拉木的密度比正常材大8、应拉木的顺纹干缩率比正常材显著增大，横向干缩率降低9、应拉木的抗压强度、顺纹剪切强度、冲击强度、抗弯强度和弹性模量比正常材低，由于胶质纤维的存在，