木材力学性能
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
木材的力学性质
木材的力学性质主要介绍了木材力学性质的基本概念、木材的应力—应变关系；木材的正交异向弹性、木材的黏弹性、木材的塑性；木材的强度与破坏、单轴应力下木材的变形与破坏特点；基本的木材力学性能指标；影响木材力学性质的主要因素等。
木材力学是涉及木材在外力作用下的机械性质或力学性质的科学，它是木材学的一个重要组成部分。
木材力学性质是度量木材抵抗外力的能力，研究木材应力与变形有关的性质及影响因素。
木材作为一种非均质的、各向异性的天然高分子材料，许多性质都有别于其它材料，而其力学性质和更是与其它均质材料有着明显的差异。
例如，木材所有力学性质指标参数因其含水率（纤维饱和点以下）的变化而产生很大程度的改变；木材会表现出介于弹性体和非弹性体之间的黏弹性，会发生蠕变现象，并且其力学性质还会受荷载时间和环境条件的影响。
总的来说，木材的力学性质涉及面广，影响因素多，学习时需结合力学、木材构造、木材化学性质的有关知识。
木材力学性质包括应力与应变、弹性、黏弹性（塑性、蠕变）、强度（抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、扭曲强度、冲击韧性等）、硬度、抗劈力以及耐磨耗性等。
8.1 应力与应变8.1.1 应力与应变的概念8.1.1.1 应力 物体在受到外力时具有形变的趋势，其内部会产生相应的抵抗外力所致变形作用的力，成为内力，当物体处于平衡状态时，内力与外力大小相等，方向相反。
应力就是指物体在外力作用下单位面积上的内力。
当外力均匀地作用于顺纹方向的短柱状木材端面上，柱材全长的各个断面上都将受到应力，此时，单位断面面积上的木材就会产生顺纹理方向的正应力（图8-1a ）。
把短柱材受压或受拉状态下产生的正应力分别称为压缩应力和拉伸应力。
当作用于物体的一对力或作用力与反作用力不在同一条作用线上，而使物体产生平行于应力作用面方向被剪切的应力，这种应力被称为剪应力（图8-1b ）。
应力单位曾一度使用dyn/cm 2、kgf/cm 2等，近年来开始采用国际单位中的N/mm 2（=MPa ）。
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。
木材力学性能的检测与分析研究
木材力学性能的检测与分析研究木材在建筑、家具制造等方面有着广泛的应用。
然而，不同种类的木材具有不同的力学性能，这直接关系到其使用寿命和使用效果。
因此，对木材的力学性能进行检测与分析研究具有重要的意义。
一、木材力学性能检测方法1. 弯曲强度测试弯曲测试常用于表征木材的强度和坚固度，可以通过测定弯曲载荷和弯曲位移获得相应的参数。
2. 抗压强度测试抗压测试可以测量木材在受压力作用下的强度。
压缩试验中，木样通常被置于试验机之下，沿木材长度方向卸载，以测量材料在受压状态下的强度。
压缩测试还可以测量木材的纵向变形率。
3. 抗拉强度测试拉伸试验可以测量木材的抗拉强度和弹性模量。
在该测试中，材料被拉伸，并通过暴露样品的两端来应用外部力。
4. 剪切强度测试剪切测试会测量材料沿剪切面抵抗踩踏和分裂的能力。
剪切测试让木材在机器之下部分剪断，通过测量所需的切割力来测定木材剪切强度。
二、影响木材力学性能的因素1. 木材年轮木材年轮认为是一种显著的木材力学性能因素。
纵向拉伸试验等工业测试表明，木材的年轮会影响它的拉伸强度和其底杆点。
2. 木材物种不同种类的木材由不同的树种遗传，以及生长环境变因，因此，不同种类的木材具有着不同的性能。
松木是一种轻质木材具高硬度、高强度、高韧性，是建筑和工业用材的优选。
激素树、榉树等是高雅的家居木材，其触感具有细腻、光滑、挺拔等特点。
3. 湿度木材不锈柿将会随着环境湿度发生变化，湿度过高或过低都会导致木材吸收或释放水份，会影响它的大小和形状以及相对的力学性能。
4. 微观结构微观结构也是一种影响木材力学性能的因素，如木材横向壁厚比例及孔隙率等，都会影响它的强度和韧性等综合性能。
三、木材力学性能分析通过上述方法检测不同种类、不同生长环境和不同干燥要求的木材力学性能，我们也可以对其进行分析。
分析的方式有很多种，从简单的屈服点分析，到详细的材料模拟和流场仿真分析。
1. 屈服点分析在材料力学中，材料屈服点有着重要的意义。
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。
木材材料力学特性测试与分析
木材材料力学特性测试与分析一、引言木材是一种常见的建筑材料，其在建筑、制造、家具工业和造船业中有广泛应用。
为了确保木材的质量和性能，需要对其力学特性进行测试和分析。
本文将简要介绍木材的力学特性，以及常用的测试方法和分析技术。
二、木材力学特性木材在力学方面的特性指的是其承载力、刚度和变形等方面的性能。
木材的强度和刚度受到许多因素的影响，包括木材的物种、年轮方向、含水率和温度等因素。
通常情况下，木材的强度和刚度主要通过抗弯强度、抗压强度、抗拉强度、剪切强度和应变等指标来衡量。
三、木材力学特性测试方法1. 木材弯曲测试弯曲测试是一种常用的测试方法，可用于测量木材抗弯强度和弯曲刚度。
该测试方法需要将木材放置在两个支撑点之间，并施加一个断面恒定直线负载。
此时，可以通过记录木材的挠度和应力来计算其抗弯强度和弯曲刚度。
2. 木材压缩测试压缩测试可用于测量木材抗压强度。
该测试方法需要将木材的端面放置在两个支撑点之间，并施加一个垂直于端面的直线负载。
在测试过程中，需要记录木材的应力和变形数据以计算其抗压强度。
3. 木材拉伸测试拉伸测试可用于测量木材的抗拉强度。
该测试方法需要将两个木材棒头拉伸并施加一个直线负载。
在测试过程中，需要记录木材的应力和变形数据以计算其抗拉强度。
4. 木材剪切测试剪切测试可用于测量木材剪切强度。
该测试方法需要将木材的断面放置在两个支撑点之间，并施加一个剪切负载。
在测试过程中，需要记录木材的应力和变形数据以计算其剪切强度。
四、木材力学特性分析技术1. 应力-应变关系分析应力-应变关系是描述木材力学性能的一种基本方法。
该方法可以通过实验数据计算得到，并可用于评估木材的强度和刚度。
此外，通过应力-应变关系还可以确定木材的断裂点和屈服点等关键特征点。
2. 弹性模量计算弹性模量是表征木材刚度的重要参数。
它可以通过测量木材的应变和应力来计算。
由于弹性模量受到多个因素的影响，包括木材物种、含水率和年轮方向等因素，因此需要根据不同的情况进行调整和修正。
不同树种的木材物理力学性能
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。
树木所需的水分几乎全部由根系(吸水器官）吸取，并沿木质部（从根部到叶部)向上长距离移动。那么，水分是靠什么动力来提升的呢？研究结果表明,动力有两种：一种是根压,另一种是蒸腾拉力。这两种力，在积累过程中，转化成木材的力。
木材力学是涉及木材在外力作用下的机械性质或力学性质的科学，它是木材学的一个重要组成部分。木材力学性质是度量木材抵抗外力的能力，研究木材应力与变形有关的性质及影响因素。
5．木材抵抗剪切应力的最大能力,称为抗剪强度。木材抗剪强度视外力作用于木材纹理的方向，分为顺纹抗剪强度和横纹抗剪强度。在实际应用中发生横纹剪切的现象不仅罕见，而且横纹剪切总是要横向压坏纤维产生拉伸作用而并非单纯的横纹剪切，因此通常不作为材性指标进行测定。木材的横纹抗剪强度为顺纹抗剪强度的3-4倍。木材的顺纹抗剪强度视木材受剪面的不同，分为弦面抗剪强度和径面抗剪强度,如图。剪切面平行于年轮的弦面剪切,其破坏常出现于早材部分,在早材和晚材交界处滑行,破坏表面较光滑,但略有起伏,面上带有细丝状木毛。剪切面垂直于年轮的径面,剪切破坏时,其表面较为粗糙，不均匀而无明显木毛。在扩大镜下,早材的一些星散区域上带有细木毛。
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。
木材结构材料的力学性能评估
木材结构材料的力学性能评估木材是一种常见的建筑材料，由于其天然、环保、易加工等优点，广泛应用于各个领域。
然而，不同种类、不同等级的木材在力学性能方面存在着很大的差异，因此需要对其进行力学性能评估，以确定其适用范围和强度等级。
第一部分：木材结构及其力学性能木材是由纤维素、半纤维素和木质素等成分组成的生物高分子材料，通过细胞壁的纤维素和木质素组成的复合材料结构使得其具有较好的力学性能。
木材具有纵向、横向和剪切三个方向的力学性能，其总体强度主要由纵向成分决定。
纵向强度是指木材在纵向载荷下的承受能力，也是最主要的一种力学性能。
其决定因素包括材料的密度、结构和水分含量等。
横向强度是指木材在侧向载荷下的承受能力，主要取决于木材的质量和结构。
剪切强度是指木材在剪切载荷下的承受能力，主要由木材的密度和纤维方向决定。
第二部分：木材力学性能评估方法确定木材的力学性能主要有两种方法：实验方法和计算方法。
实验方法是通过对各种木材材料进行实验测试得出其力学性能的方法。
包括拉伸、压缩、弯曲、剪切等多种试验，通过得出力学性能指标如弹性模量、抗压强度、抗弯强度、剪切强度等数据来评估木材的性能。
该方法精度高、可靠性强，但需考虑实验设备和材料的成本等因素。
计算方法是根据木材的结构、密度和水分含量等因素进行理论计算，并得出其力学性能指标的方法。
其中比较重要的是弹性模量及其常数，其反映了材料在受力后弹性变形的程度和能力，常数决定了其强度等级。
这种方法在教育和科研方面有实际应用，但需要考虑计算精度及其实用性等问题。
第三部分：木材力学性能表征木材的力学性能指标是评估其质量和强度的重要标志。
常见的指标包括弹性模量、抗压强度、抗弯强度和剪切强度等。
弹性模量是指材料在受到载荷作用后，产生弹性变形的抵抗力。
抗压强度是指材料在受到压缩载荷作用后，能够承受的最大应力。
抗弯强度是指材料在受到弯曲载荷作用后，材料最大的承载能力。
剪切强度是指材料在受到剪切载荷作用后，能够抵抗的最大剪切应力。
木材的力学性能参数分析整理
木材的力学性能参数分析整理木材作为一种常见的建筑材料，其力学性能参数对于工程设计和产品应用十分重要。
本文将对木材的力学性能参数进行分析整理，以帮助读者更好地了解木材的力学特性和应用。
1.弹性模量（E）：弹性模量是描述材料在受力后恢复原状的能力。
对于木材而言，弹性模量可以衡量其在受到拉伸或压缩力时的变形程度。
一般来说，木材的弹性模量随着纤维方向的不同而有所变化。
纵向弹性模量较高，而横向弹性模量较低。
2.抗压强度（Fc）：抗压强度是指木材在受到压力时所能承受的最大力量。
它是衡量木材抗压能力的重要指标。
抗压强度通常比抗拉强度低，且与木材的纤维方向有关。
3.抗拉强度（Ft）：抗拉强度是指木材在受到拉伸力时所能承受的最大力量。
它也是评价木材力学性能的关键参数之一、抗拉强度通常比抗压强度高，并且与木材的纤维方向有关。
4.抗剪强度（Fv）：抗剪强度是指木材在受到剪切力时所能承受的最大力量。
与抗压强度和抗拉强度不同，抗剪强度是以相对较小的截面积来计算的。
抗剪强度与木材纤维方向的垂直性有关。
5.单剪胶合强度（Iv）：单剪胶合强度是指胶合接头在受到单向剪切力时所能承受的最大力量。
对于胶合木材而言，胶合接头的强度对整个结构的稳定性和耐久性具有重要影响。
6.密度（ρ）：密度是指单位体积的木材质量。
它不仅与木材的力学性能有关，还与木材的隔热性能、声学性能和阻燃性能等方面有关。
一般来说，密度较高的木材具有较高的强度。
7.弯曲强度（Fb）：弯曲强度是指木材在受到弯曲力时所能承受的最大力量。
对于梁、桁架等结构，弯曲强度是评价其承载能力的关键指标之一除了上述参数外，还有一些其他的力学性能参数也需要在实际应用中进行考虑，例如冲击强度、抗冲击性、弹性系数等。
此外，木材的性能还受到湿度、温度、木材品种和处理方式等因素的影响。
综上所述，了解木材的力学性能参数对于正确应用木材、合理设计和评估结构的稳定性和可靠性至关重要。
通过分析和整理木材的力学性能参数，可以更好地理解木材的力学特性，选择适合的木材种类和处理方法，确保木材在工程和产品应用中能够发挥最佳效果。
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。
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。
木材的力学性能
8.3 木材的粘弹性
流变学：讨论材料荷载后的弹性和黏性的科学。(讨论材料荷载后应 力---应变之间关系随时间变化的规律) 蠕变和松弛是黏弹性的主要内容。木材的黏弹性同样依赖于温度、负 荷时间、加荷速率和应变幅值等条件，其中温度和时间的影响尤为 明显。
8.3.1
木材的蠕变
8.3.1.1 蠕变 蠕变：在恒定应力下，木材应变随时间的延长而逐渐增大的现象。 瞬时弹性变形:与加荷速度相适应的变形，它服从于虎克定律； 黏弹性变形:加荷过程终止，木材立即产生随时间递减的弹性变形； 塑性变形:最后残留的永久变形。 差异： 黏弹性变形是纤维素分子链的卷曲或伸展造成的，变形是可逆的， 但较弹性变形它具有时间滞后性。 塑性变形是纤维素分子链因荷载而彼此滑动，变形是不可逆转的。
8.1.2.5 木材应力与应变的关系
木材的应力与应变的关系属于既有弹性又有塑 性的材料——黏弹性材料。在较小应力和较短时间 的条件下，木材的性能十分接近于弹性材料；反之， 则近似于黏弹性材料。
8.2 弹性与木材的正交异向弹性 8.2.1 弹性与弹性常数
8.2.1.1 弹性 弹性：应力解除后即产生应变完全回复的性质。 8.2.1.2 弹性常数 （1） 弹性模量和柔量 弹性模量（ E ）：物体产生单位应变所需要的应力，它表征材料 抵抗变形能力的大小，E=应力/应变 物体的弹性模量值愈大，在外力作用下愈不易变形，材料的 强度也愈大。 柔量：弹性模量的倒数，表征材料在荷载状态下产生变形的难易 程度。
（2） 剪切弹性模量 剪切应力τ 与剪切应变γ 之间符合： τ =Gγ 或 γ =τ /G G 为剪切弹性模量，或刚性模量。 （3） 泊松比 物体的弹性应变在产生应力主轴方向收缩（拉伸）的同时还 伴随有垂直于主轴方向的横向应变，将横向应变与轴向应变之比 称为泊松比（ ）。
木材的力学性能参数分析
木材的力学性能参数分析力学性能参数是评价木材物理特性的重要指标，包括强度、刚度、韧性等。
对木材的力学性能参数进行分析，可以提升木材的应用价值，同时也为木材的合理选用和设计提供了科学依据。
首先，强度是评价木材力学性能的重要指标之一、强度指的是木材在外力作用下抵抗破坏的能力。
常见的强度参数包括抗弯强度、抗压强度、抗剪强度等。
抗弯强度是指木材在外力作用下抵抗弯曲破坏的能力，通常通过三点弯曲试验来进行测试。
抗压强度是指木材在轴向压缩力下的抵抗破坏能力，可通过轴向压缩试验来测定。
抗剪强度是指木材在剪切力作用下的抵抗破坏能力，常通过直剪试验测定。
分析这些强度参数有助于了解木材在不同外力作用下的变形和破坏特点，从而选择合适的木材用于特定的工程设计。
其次，刚度是指材料对外力作用下的变形抵抗能力。
常见的刚度参数包括弹性模量和切变模量。
弹性模量指的是木材在弹性阶段，单位应力下的应变能力，常用来评价木材的刚性。
切变模量是指木材在横向剪切应力下的应变能力。
分析这些刚度参数有助于了解木材在承受外力时的变形性能，为木材的设计和使用提供依据。
此外，韧性是评价木材受外力作用时的能量吸收和变形能力。
韧性通常用木材的冲击韧性来表示，即木材在冲击荷载下的能量吸收能力。
冲击韧性的高低关系到木材的抗震性和防护能力，对于一些特定的工程应用，如建筑结构、交通运输工具的制造等，较高的韧性能够提高木材的安全性。
综上所述，对木材的力学性能参数进行分析能够全面了解木材的性能特点，提升木材的应用价值。
因此，在木材选用和工程设计过程中，应结合具体需求和外力特点，综合考虑强度、刚度和韧性等力学性能参数，以选择合适的木材材料。
同时，在木材设计和加工过程中，需要合理利用木材的力学性能参数，以保证工程的安全性和可靠性。
木材的力学性能参数分析
木材的力学性能参数目录1.1木材的力学性质………………………………………………P32.1木材力学基础理论……………………………………………P3~ P82.1.2弹性和塑性2.1.3柔量和模量2.1.4极限荷载和破坏荷载3.1木材力学性质的特点…………………………………………P8~ P203.1.1木材的各向异性3.1.2木材的正交对称性与正交异向弹性3.1.3木材的粘弹性3.1.5木材塑性3.1.6木材的强度、韧性和破坏4.1木材的各种力学强度及其试验方法………………………P20~ P285.1木材力学性质的影响因素…………………………………P28~ P316.1木材的允许应力…………………………………………P31~ P336.1.6木材容许应力应考虑的因素7.1常用木材物理力学性能……………………………………P34~ P361.1木材的力学性质主要介绍:木材力学性质的基本概念、木材的应力—应变关系；木材的正交异向弹性、木材的黏弹性、木材的塑性；木材的强度与破坏、单轴应力下木材的变形与破坏特点；基本的木材力学性能指标；影响木材力学性质的主要因素等。
1.1.1木材的力学性质：木材在外力作用下，在变形和破坏方面所表现出来的性质。
1.1.2木材的力学性质主要包括：弹性、塑性、蠕变、抗拉强度、抗压强度、抗碗强度、抗减强度、冲击韧性、抗劈力、抗扭强度、硬度和耐磨性等。
1.1.3木材力学性质的各向异性：与一般钢材、混凝土及石材等材料不同，木材属生物材料，其构造的各向异性导致其力学性质的各向异性。
因此，木材力学性质指标有顺纹、横纹、径向、弦向之分。
1.1.4了解木材力学性质的意义：掌握木材的特性，合理选才、用材。
2.1木材力学基础理论（stress and strain）应力定义：材料在外力作用下，单位面积上产生的内力，包括压应力、拉应力、剪应力、弯应力等。
单位：N/mm2(=MPa)压缩应力：短柱材受压或受拉状态下产生的正应力称为压缩应力；压应力：σ=-P/A拉伸应：短柱材受压或受拉状态下产生的正应力称为拉伸应力；拉应力：σ=P/A剪应力：当作用于物体的一对力或作用力与反作用力不在同一条作用线上，而使物体产生平行于应力作用面方向被剪切的应力；τ=P/A Q应变定义：外力作用下，物体单位长度上的尺寸或形状的变化；应变：ε=±⊿L / L应力与应变的关系应力—应变曲线：曲线的终点M表示物体的破坏点。
木材的力学性能_建筑材料_[共3页]
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285 学习情境十一 木材及其制品 二、木材的物理性质木材的物理性质对木材的选用和加工有很重要的现实意义。
（一）含水率含水率指木材中水重占烘干木材重的百分数。
木材中的水分可分两部分，一部分存在于木材细胞壁内，称为吸附水；另一部分存在于细胞腔和细胞间隙，称为自由水（游离水）。
当吸附水达到饱和而尚无自由水时，称为纤维饱和点。
木材的纤维饱和点因树种而有差异，为23%～33%。
当含水率大于纤维饱和点时，水分对木材性质的影响很小。
当含水率自纤维饱和点降低时，木材的物理和力学性质随之变化。
木材在大气中能吸收或蒸发水分，与周围空气的相对湿度和温度相适应而达到恒定的含水率，称为平衡含水率。
木材平衡含水率随地区、季节及气候等因素而变化，为10%～18%。
☼小提示新伐木材含水率常在35%以上，风干木材含水率为15%～25%，室内干燥的木材含水率常为8%～15%。
（二）湿胀干缩木材具有显著的湿胀干缩特征。
当木材的含水率在纤维饱和点以上时，含水率的变化并不改变木材的体积和尺寸，因为只是自由水在发生变化。
当木材的含水率在纤维饱和点以内时，含水率的变化会由于吸附水而发生变化。
当吸附水增加时，细胞壁纤维间距离增大，细胞壁厚度增加，则木材体积膨胀，尺寸增加，直到含水率达到纤维饱和点时为止。
此后，木材含水率继续提高，也不再膨胀。
当吸附水蒸发时，细胞壁厚度减小，则体积收缩，尺寸减小。
也就是说，只有吸附水的变化，才能引起木材的变形，即湿胀干缩。
木材的湿胀干缩随树种不同而有差异，一般来讲，表观密度大、夏材含量高者胀缩性较大。
由于木材构造不均匀，各方向的胀缩也不一致，同一木材弦向胀缩最大，径向其次，纤维方向最小。
木材干燥时，弦向收缩为6%～12%，径向收缩为3%～6%，顺纤维方向收缩仅为0.1%～0.35%。
弦向胀缩最大，主要是受髓线影响所致。
木材的湿胀干缩对其使用影响较大，湿胀会造成木材凸起，干缩会导致木结构连接处松动。
如长期湿胀干缩交替作用，会使木材产生翘曲开裂。
常用木材物理力学性能
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
麻栎
15.0
IV
III,IV
III,IV
III-V
IV
白栎
15.0
IV
III
III,IV
IV
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,I V
龙脑 香
15.0
IV
III
II
IV
IV
V
III,V
IV
低垂 坡垒
15.0
V
II
II,III
III,IV
III
V
IV,V
渐尖 叶坡 垒
15.0
端面硬度/N
径向
弦 向
肉豆 蔻
15.0
II,III
II
II
II
II
II
III
III
羽叶 番龙 眼
15.0
III
IV
III
III
IV
IV
子京 木
木材的弹性与材料动力学
木材的抗拉强度是衡量木材力学性能的重要指标之一。
木材的抗拉强度可以通过实验测试得到，常用的测试方法有拉伸试验、压缩试验等。
木材的抗压强度
木材的抗压强度是指木材在受到压力时所能承受的最大应力
添加标题
抗压强度与木材的种类、密度、纹理、含水率等因素有关
添加标题
抗压强度是木材的重要力学性能之一，对木材的加工和使用具有重要意义
弹塑性材料的本构关系
弹塑性材料的定义和分类
弹塑性材料的本构模型和数值模拟方法
弹塑性材料的疲劳和断裂行为
弹塑性材料的应力-应变关系
弹塑性材料的变形和恢复过程
弹塑性材料的屈服强度和断裂强度
弹变形和应力关系
木材的弹塑性分析需要考虑到木材的各向异性、纤维方向和密度等因素，以获得更准确的结果
木材的共振频率：木材的共振频率决定了木材的振动强度和振动能量
木材的阻尼系数：木材的阻尼系数决定了木材的振动衰减速度和振动能量损失
木材的密度：木材的密度决定了木材的振动速度和振动能量
木材的冲击韧性
木材的冲击韧性是指木材在受到冲击时，能够吸收能量而不断裂的能力。
木材的冲击韧性与木材的密度、纤维方向、含水率等因素有关。
木材的抗剪强度
木材的抗剪强度是指木材抵抗剪切力的能力
抗剪强度与木材的种类、密度、纹理、含水率等因素有关
抗剪强度是木材力学性能的重要指标之一，对木材的加工和使用有重要影响
抗剪强度可以通过试验方法进行测定，如抗剪强度试验、抗剪强度测试等
Part Five
木材的动力学特性
木材的振动特性
木材的弹性模量：木材的弹性模量决定了木材的振动频率和振幅
01
02
弹性应变的大小与木材的材质、结构、湿度等因素有关
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现浇箱梁模板与支架的设计及施工质量控制ぷ风之酷╰☆发表于2007年11月23日 12:07 阅读(175) 评论(1) 分类：个人日记举报现浇箱梁模板与支架的设计及施工质量控制菏泽市双河立交桥是220国道与327国道在菏泽交汇处的十字交通枢纽工程，该桥为3层全互通长条苜蓿叶立交，主要有主桥、引桥、人行桥等10座桥梁组成，其中主桥为20+28+20=68m单箱双室现浇后张法预应力混凝土连续箱梁结构，梁高l.5m，两侧悬臂均为2m，主桥宽13m。
设计荷载为：汽车—20级，挂车—100，设计行车速度80km/h。
工程于2000年7月开工，2001年10月1日正式竣工通车。
笔者在施工监理工作中，以控制关键工序为突破口，在提升总体工程质量上做了一些工作。
本文将结合双河立交桥主桥的施工实践，介绍现浇箱梁模板与支架的设计方法和施工质量控制措施，以便同行们参考。
1 模板与支架的设计和验算1.1 方案选定根据以往施工经验；结合箱梁的实际尺寸，模板及支架施工方案选定如下。
支架采用满布式碗扣支架。
支架基础分层夯实整平，采用三七灰土处理50cm，横铺5cm厚、25cm 宽的方木，用砂浆座实。
立杆纵向间距120cm、横向间距90cm，横杆步距120／90cm。
碗扣支架立杆底部垫钢板，顶部加顶托。
顶托上面横向分布10cm×10cm方木，间距20cm，方木上钉竹胶板（厚1cm)作为底模。
翼板和侧模采用10cm×10cm方木钉成框架作为支撑；框架间距lm，钉5cm厚木板，其上再钉竹胶板作为侧模和翼板的底模。
箱梁箱室空间较小，混凝土浇筑后内模拆除困难，采用3cm厚木板刨光配一定的方木作为内模，混凝土浇筑后不再拆除。
考虑到横梁、边腹板处自重较大，立杆间距局部加密为60cm×90cm。
考虑到支架的整体稳定性，在纵向每4.5m设通长剪刀撑1道，横向每隔3跨布置剪刀撑l道。
为便于高度调节，每根立杆顶部配可调顶托，可调范围30cm。
按照施工区处理后的地面高程与梁底声程之差，采用LG—300、LG—180、LG—150、LG—120、LG—90等规格的杆件进行组合安装。
1.2模板设计与验算模板必须能够正确地保证其形状和位置，因而设计模板时必须进行强度设计和刚度验算，确保模板具有足够的强度和刚度。
1.2.1底模板设计与验算（1）荷载计算: 模板自重：a=0.0955kN／m2；钢筋混凝土自重：b=20.75kN／m2；施工荷载：c＝2.5kN／m2（集中荷载P=2.5kN)；振捣荷载：d=2.0kN／m2。
（2）强度验算当施工荷载均布时，可近似按5跨等跨连续梁计算，即：l=0.2mq1=[1.2(a+b)+1. 4(c+d)]×1.0=3l. 314kN／m Mmax=-0.105q1l=-0.132kN.m 当施工荷载集中于跨中时，按5等跨连续梁计算设计荷载：q2=[1.2(a+b)+1.4d]×1.0=27.814KN/m集中设计荷载P＝1.4(2.5/5)=0.7kNMmax=-0.105q2l2-0.158Pl=-0.139kN.m可见，施工荷载集中于跨中时，弯距最大。
σ=Mmax/Wx=0.139×103/(1×0.012/6) =8.34MPa<[σ0]=90MPa强度满足设计要求（3）刚度验算按1m宽度计算，则q3=1.0×(a+b)×1.0=20.845KNE=7000MPaI=1.0×0.013/12=0.083333×10-6m4?=0.644q3l4/(100EI)=0.37mm<[?0] =(1/400)=2.5mm刚度满足要求1.2.2 侧模板设计与验算侧模板采用5cm厚木版内钉1cm厚竹胶板。
（1）水平荷载计算①新浇混凝土对模板的侧压力。
混凝土的浇注速度ν=1.5m/h，混凝土初凝时间t=4h.a=0.22γtβ1β2ν1/2=35.7KPaa=γh=36KPa取较大值：a=36KPa②振捣荷载：b=4.0KN/m2③倾倒荷载：c=2.0KN/m2（2）强度验算近似按3跨连续梁计算：q=[1.2a+1.4(b+c)]×1.0=51.6KN/ml=1.0mMmax=-0.100ql2=-5.16KN.mσ=Mmax/Wx=5.16×103/(1.0×0.0602/6) =8.60MPa<[σ0]=98.6MPa强度满足要求。
（3）刚度验算q=1.0×a×1.0=36.00KNE=7000MPaI=1.0×0.063/12=1.8×10-5m4?=0.677ql4/(100EI)=1.3mm<[?0] =(1/400)=2.5mm刚度满足要求1.2.3 挑沿模板设计与验算经计算（方法同上，略）得：σ=2.43MPa，?=0.23mm。
显然，挑沿模板的强度和刚度均满足设计和施工要求。
1.3 支架设计与验算由于支架纵木和横木的强度和刚度计算方法与模板类似，本文就不再累叙，下面仅就碗扣支架进行设计和验算。
（1）荷载计算模板自重：a=0.095KN/m2；纵木横木自重：b=0.35 KN/m2；钢筋混凝土自重：c=20.75 KN/m2；施工荷载：d=1.5 KN/m2；振捣荷载：e=2.0 KN/m2。
q=1.2（0.095+0.35+20.75）+1.4（1.5+2.0）=30.334 KN/m2每根立柱承受荷载力P=qA=30.334×1.2×0.9=32.76KN（2）立杆验算以1、2节间立杆为单元进行计算。
立杆为Φ48×3.5钢管，则：A=4.89cm2，Ix=12.19 cm4，Wx=5.08 cm3，回旋半径rx=1.579cm立杆细长比为：λ=μh/rx=1.5×120/1.579=114<[λ0]=150查表得，A3钢管类截面轴压构件稳定系数Ψ=0.823，则：P/（ΨA）=81.4MPa<[σ0]=215MPa（3）地基承载力验算立杆底部为5cm厚25cm宽的木板，板底为50cm厚的夯实石灰土。
①板底承载力验算。
A=0.25×0.9=0.225m2σ=P/A=145.5<[σ0]=500KPa②石灰土底承载力验算。
石灰土计算宽度b=b0+2H0tana=0.25+2×0.5×1.25=1.5m>1.2m按整体受力计算，则石灰土底压应力：σ=p+γH=30.334+1.7×0.5 =31.184KPa<[σ0]=60KPa由于基底土层为素填土、亚砂土、亚粘土、淤泥质粘土，[σ0]最小值为60KPa，显然σ<[σ0]，所以承载力能够满足要求。
2模板与支架的施工及质量控制2.1 支架搭设与质量控制2.1.1 基础处理由于现浇箱粱在施工过程中荷载较大且菏泽地区为黄泛冲积平原，土质较差，因此在搭设支架前对地基进行了如下处理：首先把施工区域内的淤泥、杂物及泥浆池中的泥浆清理干净，分层换填好土并压实，压实度按90%控制。
局部处理合格，整体整平后，再分层填土压实。
压实度按93%控制。
最上层填50cm厚的三七灰土，分2层碾压成型，压实度不低于93%。
2.1.2 支架搭设在处理合格后的地基土上横向铺一层10cm×10cm方木（也可铺设一层5 cm厚的木板）。
底部用水泥砂浆找平。
支架采用WDJ碗扣式支架，支架底部垫150mm×210mm×8mm钢板，支架底部承托均座在方木上，根据上述计算，支撑体系顺桥向间距严格按120cm、横桥向间距严格按90cm控制，对于横梁及箱梁边腹板处支架进行加密，即横向间距不变，纵向间距按60cm控制。
横杆上下层的间距按不大于120cm控制，且每根立杆至少要有2层横杆连接。
为增强大架体系的稳定性，顺桥向每4.5m设1道通长剪刀撑。
横向每隔3跨没1道剪刀撑，剪刀撑与碗扣支架立杆、水平杆相交处，转扣设置数量按大于85%控制。
最后按作业要求设置防护栏及连接、加固杆件。
为便于调节支架顶部高度，在支架顶部设置了可调顶托，顶托上面横向分布一层10cm×10cm方木,调节可调顶托高度使方木均匀受力，在横向方木上满布10cm×10cm方木，间距为20cm,并把钯钉固定牢靠，可调顶托调整高度严格控制在30cm以内。
以确保架子顶自由端的稳定。
2.2 模板施工质量控制2.2.1铺设底模板底模板采用10mm优质竹胶模板，铺设时，模板牢固打在方木上，模板与模板之间用海棉条填塞。
底模板铺设计完成后，清除模板表面外露海绵条，竹胶板的纵向拼缝下面必须设置通长方木，确保模板拼缝质量。
为了检查支架的—承载能力，减小和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量，在支设模板前对支撑体系进行预压。
预压材料为砂袋，最大荷载为设计荷载的1.2倍，分段加载，预压48h，预压时每跨5个断面，每个断面5个点，每6h观测1次。
观测的方法是采用水准仪倒尺测量，测加载前标高为Δ1,加载后标高为Δ2,卸载后标高为Δ3。
根据观测结果绘制出沉降曲线。
由于地基处理是采用局部换填土，整平压实后，再用50cm灰土分层压实，压实度达93%以上，所以地基变形很小。
2d观测值小于1mm，故可忽略。
在以后的观测中，采用在观测点处的纵（或横）方木上钉一向下长木条，对应地基上固定一向上木条，在两木条重合处任意断面做横线。
加载后，横线之间的相对位移即为支架本身的弹塑性变形值。
预压后，通过可调承托精确调整底模板标高．其标高设定时应考虑设置预拱度。
预拱度设置要考虑梁自重所产生的挠度、支架受载后产生的弹性变形和非弹性变形、支架基础的沉降、张拉以后的反拱等因素。
2.2.2支设侧模和翼缘模板在支设完成底模板后支设侧模板和翼缘模板，其支撑采用10cm×10cm方木，制作支撑框架顺桥向每隔1.0m设1个支撑，同时，在两支撑之间加装方木。
一头紧靠于侧模上，另一头用碗扣扣于支架上，为了使支撑成为整体共同作用，在翼缘板支撑方木下，设2道纵向钢管，连接各支撑。
2.2.3支设内模内模采用3cm厚板材，按照图纸箱室尺寸制作，同时为保证箱梁底板中部混凝土浇注密实，在内模底板每隔1.5m左右设1个振捣孔，在内模顶每隔2m左右设1个天窗．并在混凝土浇注到箱梁顶板前将其封闭。
3 结论:双河立交桥的施工实践证明，上述模板、支架的设汁方法和施工控制措施是科学的、合理的，在类似现浇箱梁的施工中可以借鉴。