南京林业大学_木材学_08_木材力学性质.ppt

第八章木材力学性质,第八章木材力学性质,概述,概述,木材力学性质的特点,木材的粘弹性,CH8木材力学性质,木材主要力学性质,影响力学性质的因素,CH8木材力学性质,1概述,一、基本概念,应力,P（外力）,P,单位面积所受的内力应力,内力,一、基本概念,应变,P,P,受力,变形,单位长度的伸长或缩短,应变,CH8木材力学性质,1概述,一、基本概念,应力-应变图,比例极限,p,比例极限应力,CH8木材力学性质,1概述,一、基本概念,弹性,物体受力变形，卸除外力后又恢复原有形状、尺寸的性质,CH8木材力学性质,1概述,一、基本概念,塑性,物体受力变形，卸除外力后不能恢复原有形状、尺寸的性质,CH8木材力学性质,1概述,一、基本概念,比例极限,p,比例极限应力,弹性极限,e,弹性极限应力,CH8木材力学性质,1概述,一、基本概念,柔量,CH8木材力学性质,1概述,柔量,一、基本概念,模量,CH8木材力学性质,1概述,=E,=tg,一、基本概念,极限荷载,CH8木材力学性质,1概述,破坏荷载,气干材两者重合,湿材情况下往往两者不重合,二、力学性质的分类,基本类型,强度,抵抗外部机械力破坏的能力,硬度,抵抗其它刚性物体压入的能力,刚性,抵抗外部机械力造成变形的能力,韧性,吸收能量，抵抗反复冲击荷载或抵抗超过比例极限短期应力的能力,CH8木材力学性质,1概述,二、力学性质的分类,荷载形式,静力荷载,缓慢的、均匀的一种施载,冲击荷载,集中全部荷载在瞬间猛击的施载形式,震动荷载,依次改变力的大小和方向的荷载形式,长期荷载,力作用时间相当长的一种施载形式,CH8木材力学性质,1概述,二、力学性质的分类,作用力方式,拉伸,压缩,弯曲,剪切,扭曲,CH8木材力学性质,1概述,二、力学性质的分类,作用力方向,顺纹,径向,横纹,弦向,CH8木材力学性质,1概述,二、力学性质的分类,工艺要求,抗劈力,握钉力,CH8木材力学性质,1概述,弯曲能力,在尖楔作用下，抵抗沿纹理方向劈开的能力,木材抵抗钉子拔出的能力,木材弯曲破坏前的最大弯曲能力,(曲率半径),概述,木材力学性质的特点,木材的粘弹性,CH8木材力学性质,木材主要力学性质,影响力学性质的因素,木材力学性质的特点,一、与力学性质有关的木材特点,多孔性,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,连续性假说,一、与力学性质有关的木材特点,层次性,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,均匀性假说,一、与力学性质有关的木材特点,异向性,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,各向同性假说,顺纹,径向,横纹,弦向,木材为各向异性材料,一、与力学性质有关的木材特点,正交对称性,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,层次性,柱面对称性,L,R,一、与力学性质有关的木材特点,正交对称性,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,正交对称性假说,R轴是发散的,LT面并非平面,层次性,木材为正交对称异性材料,二、木材的弹性常数,弹性模量,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,木材的弹性模量,EL,ER,ET,二、木材的弹性常数,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,剪切模量,木材的剪切模量,GTR,GRL,GLT,GTR,GRL,GLT,P,二、木材的弹性常数,泊松比,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,P,P,P,泊松效应,二、木材的弹性常数,泊松比,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,木材的泊松比,LR,LR,LR,LT,RL,RT,TL,TR,二、木材的弹性常数,弹性模量,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,剪切模量,泊松比,EL,ER,ET,GTR,GRL,GLT,LR,LT,RL,RT,TL,TR,二、木材的弹性常数,弹性模量,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,泊松比,EL,ER,ET,LR,LT,RL,RT,TL,TR,二、木材的弹性常数,弹性模量,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,泊松比,EL,ER,ET,LR,LT,RL,RT,TL,TR,二、木材的弹性常数,弹性模量,CH8木材力学性质,2木材力学性质特点,剪切模量,泊松比,EL,ER,ET,GTR,GRL,GLT,LR,LT,RL,RT,TL,TR,木材有12个弹性常数,有9个独立的弹性常数,概述,木材力学性质的特点,木材的粘弹性,CH8木材力学性质,木材主要力学性质,影响力学性质的因素,木材的粘弹性,CH8木材力学性质,3木材的粘弹性,一、概念,弹性,粘性,变形随时间增加,CH8木材力学性质,3木材的粘弹性,二、木材的蠕变,在恒定的应力下，木材的应变随时间增长而增大的现象,A,B,C,D,C2,C3,蠕变,B1,加载,卸载,弹性变形,瞬间,CH8木材力学性质,3木材的粘弹性,二、木材的蠕变,A,B,C,D,C2,C3,蠕变,B1,OA,BC,=,瞬间弹性变形,弹性恢复,CH8木材力学性质,3木材的粘弹性,二、木材的蠕变,A,B,C,D,C2,C3,B1,蠕变,AB,蠕变,AB1,蠕变,蠕变曲线,CD,蠕变回复,CC2,弹性,变形,后效,弹性后效变形,初次蠕变,CH8木材力学性质,3木材的粘弹性,二、木材的蠕变,A,B,C,D,C2,C3,B1,蠕变,CC3,塑性变形,二次蠕变,CH8木材力学性质,3木材的粘弹性,二、木材的蠕变,瞬间弹性变形,弹性后效变形,塑性变形,木材蠕变模型,CH8木材力学性质,3木材的粘弹性,加载,卸载,CH8木材力学性质,3木材的粘弹性,CH8木材力学性质,3木材的粘弹性,三、木材的松弛,木材承受静荷载后产生一定的应变，若维持此应变为常数，所需应力将随时间的推移而逐渐减小，这种现象称为应力松弛，简称松弛,CH8木材力学性质,3木材的粘弹性,三、木材的松弛,t1(1lgt),为松弛系数,1,木材松弛模型,CH8木材力学性质,3木材的粘弹性,三、木材的松弛,松弛系数,t1(1lgt),密度m,含水率m,概述,木材力学性质的特点,木材的粘弹性,CH8木材力学性质,木材主要力学性质,影响力学性质的因素,木材主要力学性质,抗压强度,顺压强度,CH8木材力学性质,4主要力学性质,202030mm,抗压强度,横压强度,CH8木材力学性质,4主要力学性质,针叶材、阔叶环孔材径向,三段式,弦向,抗压强度,横压强度,CH8木材力学性质,4主要力学性质,木材的横压强度取比例极限应力,比例极限,抗压强度,横压强度,CH8木材力学性质,4主要力学性质,全部受压,局部受压,202030mm,202060mm,抗压强度,横压强度,CH8木材力学性质,4主要力学性质,径向,弦向,阔叶材宽木射线,针叶材阔环孔,其它,R,T,R,T,R,T,抗拉强度,CH8木材力学性质,4主要力学性质,应用中应避免,抗拉强度,M=,Pmax,ab,(Pa),CH8木材力学性质,4主要力学性质,顺纹抗拉强度,弯曲强度,CH8木材力学性质,4主要力学性质,径向弯曲,弦向弯曲,中央荷载,P,弯曲弹性模量,CH8木材力学性质,4主要力学性质,两点荷载,硬度,HM=KP(N),CH8木材力学性质,4主要力学性质,抗劈力,CH8木材力学性质,4主要力学性质,抗劈力为线强度：,冲击韧性,CH8木材力学性质,4主要力学性质,冲击弯曲的试验,用破坏试件所消耗的功来表示,冲击韧性,CH8木材力学性质,4主要力学性质,A=1000Q/(bh),(kJ/m2),读数Q,主要力学性质的关系,CH8木材力学性质,4主要力学性质,概述,木材力学性质的特点,木材的粘弹性,CH8木材力学性质,木材主要力学性质,影响力学性质的因素,影响力学性质的因素,含水率,CH8木材力学性质,5影响因素,(纤维饱和点以下),=,（斜率）,近似于直线,含水率每改变%时的强度变化,含水率,CH8木材力学性质,5影响因素,=,1=21+(M1-M2),强度的含水率调整系数,各类力学性质的系数,密度,CH8木材力学性质,5影响因素,木材力学强度S(105Pa)与气干密度的关系：,S=Kn,温度,CH8木材力学性质,5影响因素,温度,分子运动速度,胞壁成分降解,内应力，干裂,木材强度,Kollmann关系式：,1=2-4.760(T2-T1),时间,CH8木材力学性质,5影响因素,持久强度,长期荷载,瞬间强度,时间,CH8木材力学性质,5影响因素,时间,CH8木材力学性质,5影响因素,持久强度,长期荷