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影响木材力学性质的主要因素

发布时间:2020-3-12 11:50:15
影响木材力学性质的主要因素
影响木材力学性质的因素,除木材构造之外,还与木材中的含水率、密度、载荷、时 间、温度、纹理、木材缺陷等因素有关。其中载荷、时间、木材缺陷这些因素在前文有较 为详细的先容,在此仅对密度、含水率、纹理、温度等因素进行先容,具体如下。
(1)含水率。木材含水率对木材力学性质的影响,主要是由于当含水率处在纤维饱和 点以下时,随着含水率的下降,单位体积内纤维素和木素分子的数目增多,分子间的结合 力增强所致。木材吸附水存在于细胞壁中的微纤丝之间,起着润滑作用,允许微纤丝之间 有一定的滑移或相对位移。若水分散失了,微纤丝之间紧密靠拢,吸引力增大,对滑动位 移有很强的摩擦阻力。所以,当含水率低于纤维饱和点时,木材强度随着水的增加而降 低;当含水率在纤维饱和点时,强度达最低值;当含水率高于纤维饱和点时,自由水含量 增加,其强度值不再减少,基本保持恒定。经过长期的研究证实,含水率在纤维饱和点以 下,强度的对数值与含水率呈一直线关系。
(2)温度。温度对强度的影响甚为复杂,一般情况下,室温范围内,影响较小,但在 高温和极端低温情况下,影响较大。温度对强度的影响与温度的高低、受热时间的长短、 木材密度、含水率、树种和强度性质等诸多因子有关。此外尚会形成多个因子与温度对强 度的综合影响。
(3)纹理方向。斜纹理是指木材纤维的排列方向与树轴或材面成一角度者。在原木中 斜纹理呈螺旋状,其扭转角度自边材向髓心逐渐减小。在成材中呈倾斜状。纤维倾斜显著 影响木材强度。拉伸和压缩强度均为顺纹最大,横纹最小。当荷载与纤维方向间的夹角由 小变大时,木材强度将有规律地降低。落叶松、桉树及马尾松的斜纹理十分明显。
(4)密度。木材密度是决定木材强度和刚度的物质基础,是判断木材强度的最佳指 标。密度增大,木材强度和刚性增高;密度增大,木材的弹性模量呈线性增高;密度增 大,木材韧性也成比例地增长。在通常的情况下,除去木材内含物,如树脂、树胶等,密 度大的木材,其强度高,这是因为木材的力学性质与单位体积内木材细胞壁物质的质量有 关。木材的极限强度与基本密度的比值叫强重比,它是评定木材品质的一个主要因子。

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