竹材物理力学性能研究
竹子的力学特性
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载竹子的力学特性地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容选题：从力学观点分析竹子的力学特征徐锴，材料1302,2013012057【摘要】本文通过分析竹子的材料和构造，说明竹子的强度特性。
并通过该种特性进行一些实际应用设计，本文选用建筑中的应用。
【关键词】竹子，强度，建筑，可持续发展1、收集的常识【1】：（1）竹,禾本科，竹木质化,有明显的节,节间常中空，高大、生长迅速,竹枝杆挺拔，修长。
（2）分布于热带、亚热带至温带地区，其中东亚、东南亚和印度洋及太平洋岛屿上分布最集中，种类也最多。
（3）在竹材研究方面，国内外对竹材的物理性质研究的较多，研究重点主要集中在密度、吸水率及干缩性等方面。
密度在很大程度上决定着竹材的力学性质，密度主要取决于纤维含量、纤维直径及细胞壁厚度，密度随纤维含量增加而增加。
2、分析竹子强度特性【2】相比较于钢材，竹子体轻,但是硬度大。
根据实验测定, 竹材的形变量非常小, 弹性和韧性却很高, 顺纹抗拉强度170M Pa, 顺纹抗压强度达80M Pa。
特别是刚竹, 其顺纹抗拉强度最高竟达280M Pa, 几乎相当于同样截面尺寸材的一半。
虽然钢材的抗拉强度为一般竹材的2.5～3倍，但若按单位重量计算抗拉能力，则竹材要比钢材强2～3倍。
3、竹强度大的力学分析3.1 空心圆截面的强度分析【4】（1）根据化工设备机械基础的弯曲强度理论【4】, 杆件强度主要指标是弯曲应力。
弯曲强度条件为。
要提高杆件的强度, 除了合理安排受力, 降低M max的数值以外, 主要是采用合理的截面形状, 尽量提高抗弯截面模量W 的数值, 充分利用材料。
，实心圆截面和空心圆截面的抗弯截面模量分别是式中, d 是实心杆直径, D 是空心杆外径, 是空心杆内径。
竹材物理力学性质的研究
竹材物理力学性质的研究竹材是一种优质的木材，拥有很高的使用价值。
对竹材物理力学性质的研究，为确定其用途、利用率提供了重要的理论基础。
本文主要介绍了竹材物理力学性质的研究，包括竹材的形状特征、竹材的木质素特征、竹材的力学特性、竹材耐久性特性及其其他性能特征等内容。
一、竹材的形状特征竹材的形状特征主要有圆柱形，圆柱形的竹材具有较大的内力，耐久性高；此外，还有椭圆形，椭圆形的竹材具有较大的内力，耐久性也较高；另外还有圆角矩形、四角形，这类竹材的使用价值也较高。
二、竹材的木质素特征竹材的木质素的主要成分有：淀粉、木质素、胶质成分等。
淀粉是一种多糖，它可以增加竹材的强度，木素提供竹材韧性，胶质改善了竹材的力学性能和耐久性。
三、竹材的力学特性竹材具有良好的弹性，在一定变形下仍可恢复原来的形状，是一种介质有限的弹性体。
其冲击强度可达800～1000NmMpa，表明竹材具有较高的强度。
四、竹材耐久性特性竹材具有较高的耐久性，能抵抗海洋气候等恶劣环境，且耐久性随温度和湿度的变化而变化，能抵抗腐朽潮湿环境。
五、竹材其他性能特征竹材具有优良的机械性能，耐久性较高，能耐受较大的应力变动。
具有较高的耗散性和韧性，能抑制构件的塑性变形，并可以抗振动的能力。
综上所述，竹材的形状特征、木质素特征、力学特性、耐久性特性及其他性能特征具有重要的研究意义，一定程度上为确定竹材用途和利用率提供了参考和重要依据。
针对竹材物理力学性质的研究，我国对竹材进行了广泛的研究。
但是，由于实验条件不一致，不同地区的研究结果参差不齐，需要进一步的研究。
未来，应以竹材物理力学性质的变化为研究重点，从木材力学理论、热物理性质、多级抗弯特性等方面，深入探究竹材的物理力学性质，为竹材的用途提供科学依据。
总之，对竹材物理力学性质的研究具有重要的现实意义，有助于提高竹材利用率，为更广泛的应用发挥出更大的潜力。
希望我国政策部门可以加大竹材科学研究工作的力度，为我国竹材产业发展做出应有贡献。
8种丛生竹竹材物理力学性能研究
［］ 文 会 ， 小 平 ， ６苏 顾 马灵 飞 ， ． 等 大木 竹 竹 材 力 学 性 质 的 研 究 ［］ Ｊ．
林 业 科 学 研 究 ，０６ １ （） ６ １６ ４ ２ ０ ，９ ５ ： ２— ２
【 考文献 】 参
［］ ７ 俞友 明 ， 云 芳 ， 伟 ， 红 壳 竹 人 工 林 竹 材 物 理 力 学 性质 的 杨 方 等． ［］ 正 ， 文 静 ． 型 竹 建 筑 材 料 的 开 发 利 用 ［］ 世 界 竹 藤 通 研 究 ［］ 竹 子 研 究 汇 刊 ，０ １２ （）４ — ６ １王 郭 新 Ｊ． Ｊ． ２ ０ ，０ ４ ：２ ４
１ ３试 验 方 法
测 试方 法参 照“ 竹材 物理 力学 性质 试验 方法 ”顺 纹 ， 抗 拉强度 、 纹抗压 强度 、 顺 顺纹 抗剪 强度 、 弯强度 等 力 抗 学 指标 在 微 机控 制 电子式 木材 万 能力学 试 验机 上 进 行
测定 。
林 资源 日渐 匮乏 的最 佳途 径 。物 理 力学 性质 是竹材 基 本 的材 性指 标 ， 是衡 量竹 材 质量 的重 要 指标 ＿。本 也 ３ ＿
验室 （ 见表 １ 。 ）
０ ７ ６ ／ ｍ， 马来 甜 龙竹 最小 ０ ４ ４ ／ ｍ，８种丛 生竹 ． ３ｇ ｃ。 ． ８ｇｃ 。
竹材 的基 本 密度 从 大 到小 依 次 为油丹 竹 ＞ 丹 竹 ＞泰 粉 竹 ＞撑篙 竹 ＞巨龙竹 ＞小叶 巨竹 ＞ 竹 ＞马 来甜龙 竹 。 麻 全干 密度表 现 出与基本 密度 相 同的排 列顺 序 ， 最大 为油
纹 抗 剪 及抗 弯 强 度 等 物 理力 学指 标 按 照 国 家 标准 进 行 了综 合 分 析和 评 价 ， 果表 明 ： 结 油丹 竹 的物 理 力 学 性 能最 优 ， 次 是粉 丹 竹 、 其 巨龙 竹 和 泰 竹 ， 性 能 上 看 ， 以考 虑把 这 ４个 竹 种 作 为材 用 竹 进 行 推 广 从 可 种植。
高温热处理竹材的物理力学性能研究
高温热处理竹材的物理力学性能研究林勇1,2,沈钰程3,于利4,刘红征1,李延军1,3*(1.国家木质资源综合利用工程技术研究中心,浙江临安311300;2.杭州强生圣威装饰材料有限公司,浙江杭州310007;3.浙江农林大学工程学院,浙江临安311300;4.浙江升华云峰新材股份有限公司,浙江湖州313200)摘要:以6年生竹材为研究对象,分别采用160℃、180℃、200℃的温度对竹材进行4h 热处理,检测热处理前后竹材的物理力学性能。
结果表明:热处理后竹材的平衡含水率、气干密度、全干密度、干缩性随热处理温度的升高均呈下降趋势,热处理竹材的大部分力学性能也呈下降趋势。
与未处理竹材相比,在使用环境相同的条件下,200℃热处理竹材的静曲强度下降了30.09%,抗弯弹性模量提高了13.60%,顺纹抗压强度下降了1.30%,顺纹抗拉强度下降了58.98%。
由此表明,热处理温度对竹材的物理力学性能影响显著。
关键词:高温热处理;毛竹;物理性能;力学性能中图分类号:TS 512文献标识码:Ａ文章编号:2095-2953(2012)08-0022-03Study of Physical-mechanical Properties of Bamboos throughHigh Temperature Heat Treatment LIN Yong 1,2,SHEN Yu-cheng 2,YU Li 4,LIU Hong-zheng 1,LI Yan-jun 1,3*(1.National Engineering and Technology Research Center for Wood -based Resourse Comprehensive Utilization,Lin’an Zhejiang 311300,China;2.Hangzhou Qiangsheng Shengwei Decorative Material Co.,Ltd.,Hangzhou Zhejiang 310007,China;3.College of Engineering,Zhejiang A&F University,Lin’an Zhejiang 311300,China;4.Zhejiang Shenghua Yunfeng New Material Co.,Ltd.,Huzhou Zhejiang 313200,China)Abstract :With 6-ye a r-o ld bam bo o a sthe res e arch obje ct,phys ica l a nd m e cha nica l pro pe rtie so f ba m bo obe fo rea nd a fte r he a t tre a tm e nt fo r fo ur ho ursat diffe re nt te m pe rature so f 160℃,180℃a nd 200℃a rede te cte d.There s ultss howtha t:the EMC,a ir-dry de ns ity a nd o ve n-dry dens ity a nd dry s hrinka g eof ba m bo o de cre as e w ith the incre as e in he a t tre a tm e nt te m pe ra ture ;m ea nwhile,the m a in m echanical pro pe rtie so f bam bo o a ls os how sado wnwa rd tre nd.C o m pa re d w ith untre a te d ba m bo od wo o d,unde r theo pe ra ting e nvironm e nt co nditions ,theMOR o f theba m bo otre a te d a t 200℃dro psby 30.09%,MOE increa s e sby 13.60%,co m pre s s io n s tre ngth pa ra lle l totheg ra in de cre a s e sby 1.30%a nd te ns ile s tre ng th pa rallel totheg ra in de cre a s e sby 58.98%re s pective ly,which indica te sthat tha t he a t tre a tm e nt te m pe ra ture ha sno tice ableeffect o n the phys ica l a nd m echanical pro pe rtie so f ba m bo o.Key words :he a t tre atm ent;ba m bo o ;phys ica l prope rtie s ;m e cha nica l pro pertie s我国竹类资源十分丰富,因此竹集成材家具、竹地板等竹材加工产业近二十年来得到快速发展,产品的销量也在逐年递增。
竹材力学性能研究
３ 结 论
１ ）准 静 态 拉 伸 试 验 中 ， 节 间试 样 在 断裂 破 坏 时 由
于维管 束 的滑移 而 断 裂 口层 次不 齐 ， 带竹 节 的试 样 在
竹 节 处 断 裂 。 中 速 拉 伸 试 验 中 节 间试 样 相 对 准 静 态 拉 伸 下 的 断 裂 口要 齐 整 。 ２ ）准 静 态 拉 伸 试 验 中 ， 节 间 试 样 的 抗 拉 强 度 最 大， 可达 １ ９ １ ． ２ ３ ＭＰ ａ ； 带 竹 节 的 竹 材 在 竹 节 处 的 抗 拉 强度最 大 为 ８ ６ ． ０ ５ ＭＰ ａ ， 竹 节 承 受 高 强 度 拉 伸 的 能 力 较节 间处 弱 。 ３ ）中 速 拉 伸 试 验 中 ， 竹 材 的抗 拉 强 度会 随 着 竹龄 的增 加而 降低 ， 竹 龄 对 竹 材 的 应 力 一 应 变 曲 线 有 较 大
［ ２ ］高 梦祥 ，郭 康权 ，杨 中平 ．玉 米 秸 秆 的力 学 特 性 测 试研 究 ［ Ｊ ］ ．农 业
机 械 学 报 ，２ ０ ０ ３ ， ３ ４ （ ４ ） ：４ ７ ～４ ９ ．
Ｇａ ｏ Ｍｅ ｎ ｇ ｘ ｉ ａ ｎ ｇ，Ｇｕ ｏ Ｋａ ｎ ｇ ｑ ａ ａ ｎ，Ｙａ ｎ ｇ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇｐ ｉ ｎ ｇ ．Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｍｅ —
第 ６期
高洪 一 等 ： 竹 材 力学 性 能 研 究
的 竹 材 的抗 拉 强 度 相 差 不 大 。 由 于 竹 材 节 处 维 管 束 分 布稀 疏 且 弯 曲 ， 在拉 伸 时更 容易 受 到破 坏 ， 随 着 竹 龄 的 增大 ， 纤维束变粗 ， 相 应 的 维 管 束 承 受 载 荷 的 能 力 变 强， 使 得抗 拉强 度增 强 。由表 １ 可 以看 出 ， 竹 龄 为 ３年 的竹 材试 样 拉 伸 强 度 最 大 ， 为 １ ９ １ ． ２ ３ ＭＰ ａ ； 带 有 竹 节
撑绿竹不同方向及年龄竹材物理力学性能比较
撑绿竹不同方向及年龄竹材物理力学性能比较摘要:对撑绿竹不同方向及年龄的竹材物理力学性能进行了研究,结果表明,撑绿竹不同方向竹材的物理力学性能之间存在着一定的差异,但差异不显著,说明撑绿竹的东西南北各个方向对竹材的物理和力学性能均没有显著影响｡另外,不同年龄撑绿竹的竹材物理力学性能之间也存在着一定的差异,1.5年龄的基本密度､气干密度和顺纹抗剪强度､抗弯强度均小于2.5年龄,而1.5年龄的各气干及全干干缩率和顺纹抗拉强度､顺纹抗压强度､抗弯弹性模量等均大于 2.5年龄,但除抗弯弹性模量差异较大外,其他差异均较小｡关键词:撑绿竹;竹材;物理性质;力学强度Comparison on the Physical Property and Mechanical Strength of Bambusa pervariabilis×Dendrocalamopsis grandisAbstract:The analysis on the physical and mechanical properties of Bambusa pervariabilis×Dendrocalamopsis grandis in all the four directions showed that there were some differences among different directions not significant, indicating that directions had little effect on the physical and mechanical properties. In addition, there were some differences in the physical and mechanical properties among different ages. The basic density, air-dry density, shear strength parallel to grain, bending strength of the 1.5-year-old bamboo were less than that of 2.5-year-old bamboo, while the air-dry and full-dry shrinkage rate, tensile strength parallel to grain, compressive strength parallel to grain, modulus of elasticity of 1.5-year-old bamboo were more than that of the 2.5-year-old bamboo. There was no significant difference among them except the modulus of elasticity.Key words: Bambusa pervariabilis×Dendrocalamopsis grandis; bamboo material; physical property; mechanical strength撑绿竹是以大绿竹(Dendrocalamopsis grandis)为父本,撑篙竹(Bambusa pervariabilis)为母本,由广西省柳州市林业科学研究所经过12年的杂交选育而培育出的优良品种｡它具有出笋成竹多､产量高､无性繁殖力强､竹材制浆得率和纸浆破裂强度高等优良特性,近年来在海南､广西､云南､贵州､四川､湖南､重庆等省(市)大面积推广种植,取得了一定的经济､社会和生态效益[1-5]｡为使贵州省赤水市撑绿竹产业更好地发展,对赤水市撑绿竹竹材的物理和力学性能进行了测定,以期为撑绿竹的加工利用提供一定的理论依据｡1材料与方法1.1调查区概况调查区位于黔北赤水市境内,海拔331.5~1 730.1 m,坡度一般超过30°,属中亚热带温暖湿润气候｡年均降水量1 200~1 300 mm,相对湿度82%｡年均气温18 ℃,日照1 297.7 h,无霜期340~350 d｡土壤以成土母质为侏罗纪和白垩纪的紫色砂页岩､红色砂岩和紫色泥岩发育的紫色土和黄壤为主[6-8]｡1.2调查与研究方法1.2.1竹子采样在对赤水市撑绿竹的分布情况和生长情况了解的基础上,选定实际需要调查的区域,并按10~15丛为一样地进行调查,共设3个样地｡每一样地按不同年龄及生长情况选择有代表性､成熟､无缺陷的样株5株,共计15株｡且在每株胸高部位上标明北向标记｡对确定需要进行试验测试的竹种,则对每株伐倒的样竹,从离地面1.5 m的整节处(枝下高较低､胸径较小的样竹,从离地面1 m的整节处)向上截取约2 m一段,在整节处截断作为试材,并标明编号及北向标记｡1.2.2竹材的物理力学性能测定竹材的物理力学性能测定按照国家标准GB/T15780-1995《竹材物理力学性质实验方法》相关步骤及要求进行｡1.2.3数据统计与分析采用Excel和SPSS 13.0数据处理软件进行数据分析｡2结果与分析2.1撑绿竹不同方向竹材物理力学性质分析从表1可以看出,撑绿竹东南西北4个方向竹材的物理和力学性质存在一定的差异｡基本密度北向最大西向最小,气干密度与全干密度东向､南向大于西向､北向;气干径向干缩率东向､西向大于南向､北向,气干弦向干缩率东向､北向大于西向､南向,而体积干缩率东向､南向大于西向､北向;在全干干缩率中径向和体积的干缩率东向､南向均大于西向､北向,而弦向干缩率则为西向､南向大于东向､北向;顺纹抗剪强度南向最大,东向较小;而顺纹抗拉强度则西向､北向大于东向､南向;顺纹抗压强度南向､北向大于东向､西向,而抗弯强度东向､南向大于西向､北向;抗弯弹性模量西向､北向大于东向､南向｡经方差分析可知,撑绿竹的东南西北4个方向竹材的物理和力学性质差异均不显著(P>0.05),表明东南西北4个方向对撑绿竹的物理及力学性能没有影响｡2.2撑绿竹不同年龄竹材物理力学性质分析由表2可以看出,撑绿竹1.5年龄的基本密度和气干密度均小于2.5年龄,但这种差异较小,分别为0.002 g/cm3､0.001 g/cm3,绝干密度则相等,均为0.664 g/cm3｡在各干缩率中1.5年龄的干缩率均大于2.5年龄,其中全干及气干的体积干缩率差异较大,分别为 1.062､0.905个百分点,其次为径向干缩率,它们之间的差异分别为0.847､0.730个百分点,而弦向干缩率差异最小,分别为0.372､0.238个百分点｡由表3可以看出,撑绿竹1.5年龄的顺纹抗剪强度和抗弯强度均小于2.5年龄,但这种差异较小,分别为0.258､1.382 MPa,而顺纹抗拉强度､顺纹抗压强度和抗弯弹性模量1.5年龄均大于2.5年龄,其中抗弯弹性模量差异最大,达109.038 MPa,顺纹抗拉强度和顺纹抗压强度的差异则较小,分别为1.358､0.460 MPa｡由以上分析可知,撑绿竹不同年龄之间的物理和力学性能存在一定的差异,1.5年龄的基本密度､气干密度､顺纹抗剪强度和抗弯强度均小于 2.5年龄,而各气干及全干干缩率以及顺纹抗拉强度､顺纹抗压强度和抗弯弹性模量则大于2.5年龄,但它们之间的差异除抗弯弹性模量差异较大外,其他差异均较小｡3小结对撑绿竹东南西北4个方向竹材的物理和力学性能分析表明,撑绿竹不同方向竹材的物理和力学性能之间存在一定的差异,但这种差异均不显著,说明撑绿竹的东西南北各个方向对竹材的物理和力学性能均没有影响,竹材的这种特性与它的自身结构密切相关｡撑绿竹不同年龄之间的物理和力学性能存在一定的差异,基本密度､气干密度､顺纹抗剪强度和抗弯强度1.5年龄的均小于2.5年龄,而各气干及全干干缩率以及顺纹抗拉强度､顺纹抗压强度和抗弯弹性模量1.5年龄的则大于2.5年龄,但它们之间的差异除抗弯弹性模量差异较大外,其他差异均较小｡参考文献:[1] 耿养会,彭秀,刘春生.撑绿竹栽培及利用研究进展[J].重庆林业科技,2008(3):5-8.[2] 任春光,桑维钧,李小霞,等.赤水市撑绿竹真菌病害的种类调查与防治[J].中国森林病虫,2008,27(1):21-23.[3] 付建生,董文渊,韩梅,等.不同抚育措施对撑绿竹笋､幼竹生长的影响[J].福建林业科技, 2008,35(3):89-91.[4] 郭岩辉,顾小平, 吴晓丽, 等. 撑绿竹纸浆原料林施肥效应研究[J].福建林学院学报,2010,30(3):279-283.[5] 张家贤,谢小康,赵振东,等.撑绿竹出笋成竹规律的研究[J].贵州林业科技,2008,36(1):23-27.[6] 张家贤. 赤水县竹类资源及其分布情况[J].贵州林业科技,1989,17(1):52-54.[7] 袁黎, 李家佑.赤水市水土保持生态修复的做法与体会[J].中国水土保持,2008(3):28-29.[8] 杨龙,容丽. 赤水国家级风景名胜区的生物多样性及其保护[J]. 贵州林业科技,2006,34(1):41-43.。
毛竹圆竹力学性能的研究_张丹
11.79 0.78 6.61
38.81 3.29 8.48
13.21 1.57 11.87
29.55 4.09 13.82
15.29 1.18 7.74
2.2.3 圆竹抗弯强度 毛竹圆竹不同竹龄及部位的抗弯性能测试结
果如表 4 所示。 由表 4 可以看出：同竹龄毛竹不同部位的
圆竹抗弯强度均为底部抗弯强度 < 中部抗弯强 度 < 顶部抗弯强度；竹秆同部位不同竹龄毛竹 抗弯强度均是 4 年生毛竹抗弯强度 >6 年生毛竹 抗弯强度。
摘 要： 以毛竹圆竹为研究对象，研究其力学性能的变异规律。结果表明：以圆竹为测试单元毛竹各项性能测
试结果不同于以竹片为测试单元测得的结果，但是毛竹圆竹的各项力学性能在竹龄、竹秆部位上的变异规律和
竹片力学性能的变异规律相似。随竹秆高度的增加，其纵向抗压强度、纵向抗剪强度、抗弯强度均呈增大趋势；
4 年生毛竹的力学性能总体优于 6 年生毛竹。 关键词：毛竹；圆竹；竹片；力学性能
不同部位的圆竹纵向抗压强度差异较大，并且不 论是 4 年生的还是 6 年生的毛竹其纵向抗压强度 均是底部抗压强度 < 中部抗压强度 < 顶部抗压强 度；而竹秆同部位，4 年生毛竹和 6 年生毛竹其纵 向抗压强度差异较小，其中仅 6 年生毛竹顶部抗
压强度 >4 年生毛竹顶部抗压强度，对于中部与底 部，均是 6 年生的略小。 2.2.2 圆竹纵向抗剪性能
表4 不同竹龄及部位圆竹抗弯强度 Table 4 Bending strength of different ages and parts of the culms
122
张 丹，等：毛竹圆竹力学性能的研究
第7期
竹龄 /a 4 6
森林利用学：竹材解剖结构及物理力学性质
4.2 基本系统
❖ （1）基本组织：是薄壁组织，细胞较大，细胞间隙明显。主要分 布在维管束系统之间，其作用相当于填充物，是竹材构成中的基本 部分，故称基本组织。
❖ （2）髓环：位于髓腔竹膜的外围。它的细胞形态和基本组织不同， 呈横卧短柱状，其胞壁随竹龄加厚，或发展为石细胞。
❖ （3）髓：一般由大型薄壁细胞组成。髓组织破坏后留下的间隔， 即竹秆的髓腔。
Bamboo-wood floor assembled on container
7260kg 小车辊压试验 Rolling test with a 7269kg vehicle
竹木复合板 Bamboo-wood composite
panels
竹木复合产品在公交车上的应用 Bamboo-wood composite applied on buses
4.2 表层系统
（1）表层系统：表皮层是竹壁最外面的一层细胞，由长形 细胞、栓质细胞、硅质细胞、气孔器构成。
（2）皮下层：紧接表皮层之下的是皮下层，由1~2层柱状细 胞构成，纵向排列，横切面呈方形或矩形，一般的细胞壁 稍厚或很厚。
（3）皮层：位于皮下层以内，是无维管束分布的部分，细 胞呈柱状，纵向排列，横切面上呈椭圆形或矩形。
木材加工设备和工艺不能直接用于竹材加 工,故竹材长期停留在原竹利用、编织工艺 品。从结构上看,可分为4类:竹质胶合板、 竹质地板、竹材碎料板、复合板材等。
6、竹材的化学性质
竹材纤维素含量随着竹龄增加而略减,由基 部向上渐增;竹材纤维素含量高于阔叶材。
竹材冷水、热水、1%氢氧化钠抽提物远比 木材高,因而易发生虫蛀、霉变和菌腐。
漂白和炭化竹地板
Bleached and carbonized bamboo flooring
竹材物理力学性能研究
对竹材进行压缩处理，使其密度增 大，提高其抗压和抗弯强度。
竹材的防腐处理
化学防腐
使用防腐剂对竹材进行处理，以 防止其受潮、腐烂和虫蛀。
生物防腐
利用生物制剂对竹材进行处理， 使其具有抗菌、防虫性能。
真空或压力处理
将竹材置于真空或压力环境下进 行处理，以消除内部水分和气体，
提高防腐性能。
竹材的复合化处理
本研究对于促进竹材在建筑、桥梁等工程领域的应用，推动绿色建筑和可持续发展 具有重要意义。
02
CHAPTER
竹材的基本物理特性
密度与孔隙率
密度
竹材的密度通常在0.4-0.9g/cm³之 间，其密度取决于竹种和生长环境。 密度是影响竹材物理力学性能的重要 因素之一。
孔隙率
竹材内部具有发达的孔隙结构，孔隙 率较高，一般在20%-30%之间。这种 孔隙结构对竹材的力学性能和加工性 能有一定影响。
冲击韧性
• 冲击韧性：冲击韧性是指材料在受到冲击负荷时的抵抗破裂和 延性的能力。竹材的冲击韧性较好，能够吸收较大的冲击能量， 这与其纤维结构有关。
疲劳性能
• 疲劳性能：疲劳性能是指材料在反复承受一定负荷时抵抗 疲劳破坏的能力。竹材的疲劳性能较好，能够在一定循环 次数的负荷下保持较好的完整性。
04
弯曲性能与弹性模量
弯曲性能
竹材在承受弯曲负荷时的性能表现，通常以弯曲强度和弯曲模量来衡量。弯曲强 度是指竹材在弯曲状态下所能承受的最大负荷，弯曲模量则是指竹材在受到外力 作用时抵抗变形的能力。
弹性模量
弹性模量是衡量材料抵抗弹性变形能力的重要参数，通常以兆帕（MPa）表示。竹 材的弹性模量较高，能够达到20GPa左右，表明其具有较好的抗变形能力。
竹材物理力学性能研究
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3.小结
苦竹竹材的基本密度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度和抗弯强度随竹龄增加而 提高,径向、弦向、体积干缩系数随竹龄增加而减少。
经方差分析和均值多重比较,竿龄对苦竹竹材的物理力学性质影响显著。但苦 竹竹材的各项物理力学性质在2年以后,差异在不断减少,3年以后的各项性质差 异均不显著，物理力学性质在3年以后趋于稳定,并稳定在较高水平；在竹林的 培育中，苦竹竹材作为结构用材的采伐竹龄应在3～5年。竹竿部位与苦竹材物 理力学性质有关。竹竿自基部至顶部,体积全干缩率和含水率逐渐减少,基本密 度和力学强度逐渐提高。
竹类植物维管束解剖结构（Grosser, Liese）
1.外方纤维股 2.薄壁组织 3.维管束外鞘 4.初生 韧皮部的筛管 5.后生木质部的2个大型导管 6. 小的后生木质部分子 7.细胞间隙（由原生木质 部深化而成，其中常具有1~2个环纹导管或填 充体 8.内方纤维股
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三、毛竹（Phyllostachys heterocycla）
顶部毛竹苦竹气干密度gcm3083088弦向干缩系数046058径向干缩系数036056体积干缩系数0740629顺纹抗压强度mpa71722536顺纹抗拉强度mpa21181974弦向抗弯强度mpa1236分析由上述可以得知随着毛竹竹龄的增加毛竹抗弯强度顺纹抗压强度气干密度都呈增大趋势但三年后的生竹材是趋于稳定的因此在不同部位的物理力学性能研究选择了三年生竹材
4
竹节由秆环，箨环和竹横隔壁组成，起着加强竹秆直立和水分、养分横 向输导作用。竹秆的节间，竹材维管束排列互相平行，而在竹节处的维管 束呈弯曲走向并且纵横交错。横隔壁把竹秆分隔成空腔，即髓腔。髓腔周 围的壁称为竹壁。竹壁在宏观上由三部分组成，自外而内依次为竹皮、竹 肉和髓环组织（髓环和髓）。竹皮是竹壁最外层，通常横切面上看不见维 管束的部分。竹肉是界于竹皮和髓环组织间的部分，横切面上有维管束分 布。维管束是在竹材横切面上，见到的许多呈深色的菱形斑点，在纵切面 上它呈顺纹股状组织。维管束在竹壁内的分布一般自外而内由密变疏。竹 肉内侧与竹腔相邻的部分为髓环，其上也无维管束分布。在生产习惯上， 常将竹壁厚度的不同组织由外至内称之为竹青、竹肉和竹黄三个部分。
毛竹竹材物理力学性能研究
性模 量和顺纹抗压 强度逐渐增加 。综合考虑毛竹的物理力学性能和竹林的经济效益， 适合采伐 的是 ３年后生竹材， 锯截之后
的竹 材也 应 根 据 部位 不 同进行 区分 ， 以便 于 加 工应 用 过 程 中合 理 利 用 ， 提 高产 品 的理 化 性 能和 质 量 的稳 定 性 。
关键 词 ： 毛竹 ； 物理力学性能； 干缩率 ； 加 工应用
Ｌｉ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｒ ｏ ｎ ｇ Ｇｕ Ｚｈ ｏ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ Ｌｉ Ｊ ｕ ｎ ｚ ｈ ａ ｎ ｇ
（ Ｈｕ ｂ ｅ ｉ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｆ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｗｕ ｈａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ５）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：
Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ ｍｏ ｉ ｓ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｂ ａ ｍｂ ｏ ｏ，ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｓ ｈ ｒ ｉ ｎ ｋ ａ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ，ｄ ｒ ｙ
ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ，ｂ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ，ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｕ ｓ ｏ ｆ ｂ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｗｏ
毛 竹 竹材 物 理 力学 性 能 研 究
李光 荣 辜 忠春 李 军章
４ ３ ０ ０ ７ ５ ）
毛竹圆竹基础力学性能
毛竹圆竹基础力学性能目录一、内容概述 (2)二、毛竹圆竹概述 (2)1. 毛竹的生物学特性 (3)2. 圆竹的几何特性 (4)三、毛竹圆竹力学性能的试验与研究 (6)1. 试验方法 (7)2. 试验设备与材料 (8)3. 试验过程及结果分析 (9)四、毛竹圆竹基础力学性能分析 (10)1. 弹性性能 (12)2. 抗压性能 (13)3. 抗弯性能 (14)4. 振动性能 (15)五、毛竹圆竹力学性能的数值模拟与分析 (16)1. 建立模型与假设条件 (17)2. 数值模拟方法 (18)3. 模拟结果与讨论 (19)六、毛竹圆竹在实际应用中的力学性能表现 (21)1. 建筑领域的应用 (22)2. 桥梁领域的应用 (23)3. 其他领域的应用表现 (24)七、毛竹圆竹力学性能的优化与提升途径 (25)1. 优化种植与管理措施 (26)2. 新型材料的复合应用 (27)3. 结构与设计优化 (28)八、结论与展望 (29)1. 研究结论 (31)2. 研究展望与建议 (32)一、内容概述本篇文档深入探讨了毛竹与圆竹的基础力学性能，详尽地分析了这两种竹材在受到外力作用时表现出的力学特性。
通过一系列实验和研究，本文揭示了它们在强度、刚度、韧性以及疲劳性能等关键力学指标上的优异表现，为竹材的合理利用和工程设计提供了重要的理论支撑和实践指导。
本文还详细讨论了影响竹材力学性能的因素，如竹材的纹理、密度、纤维方向等，并探讨了提高竹材力学性能的方法和途径。
这些研究成果不仅对于推动竹材产业的可持续发展具有重要意义，也为相关领域的研究者提供了有益的参考和借鉴。
二、毛竹圆竹概述毛竹(学名：Phyllostachys edulis)和圆竹(学名：Dendrobium nobile)是两种常见的竹子，它们在生物学上属于禾本科植物，但在实际应用中具有不同的特点。
毛竹主要分布在亚洲地区，特别是中国南部和东南亚地区，是一种快速生长、高产的竹子。
结构设计竞赛竹材力学性能研究
２ 结构设计竞赛竹材力学性能研究■侯应贵 朱忠超 胡胜立 丁超峰 （盐城工学院土木工程学院 江苏 ２２４０００）【摘 要】为研究结构设计竞赛所用竹材的力学性能，制作了一批竹材试件来探究不同竹材厚度及刷胶层数对抗拉承载力的影响。
试验结果表明竹皮的受拉承载力随着厚度的增加而增加，且在表面刷胶可以提高其承载力，但提升比例小于质量的增加比例；三类竹条中截面尺寸为３×３ｍｍ的受拉承载力较高。
【关键词】结构设计；竹材；稳定；力学性能【中图分类号】ＴＵ３１８ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】２０９５－３０８９（２０１９）０７－０００２－０１ 全国大学生结构设计竞赛旨在培养大学生的创新思维和动手实践能力，要求学生自主进行模型的结构设计、制作。
在规定时间内完成赛题要求的承载能力试验并根据荷重比来评定获奖等级［１－５］，近年来，这一竞赛逐渐成为土木工程学科的重要赛事。
在模型结构设计的过程中不仅要考虑杆件受力得当、布置合理，还要充分发挥材料的力学性能［６］，但由于缺乏相关竹材的力学性能试验数据，只能进行大量的尝试来制作模型并确定模型中各根杆件的参数，故笔者对结构设计竞赛所用竹材的力学性能进行了相关的试验研究，希望能为参赛者提供一定的材料性能设计依据。
一、试验概况１．试件设计。
结构设计竞赛中一般多选用竹皮或竹条作拉条，受压构件常选用箱形截面。
此外，在多次参加与制作过程中发现在竹皮外层刷胶可以提高竹皮的承载力，故笔者针对两种构件形式及不同刷胶层数进行相应的试件设计。
受拉试件包括竹条受拉试件和竹皮受拉试件。
其中，竹皮受拉试件选用０．２ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．５ｍｍ三种不同厚度的竹皮按设计尺寸制作，并在同类试件上做不刷胶与刷１、２、３层胶处理以进行对比研究；竹条一般在使用时不做刷胶处理，故竹条受拉试件不做刷胶对比试验［７］。
每种类型试件以５个为１组，取平均值为试验结果。
２．材料特性和试件制作。
试验所用竹材购于全国大学生结构设计竞赛指定厂商的同一批竹皮、竹条。
竹材的构造与力学行为的关系
竹材的构造与力学行为的关系竹子作为木材的代用品,具有生长快,周期短,产量高,性能好的特点。
为了探明竹材的独特构造与其力学性质之间的关系,为竹材的工业化利用提供理论依据和科学依据,本研究以安徽省霍山产的3度毛竹为研究对象,研究了毛竹的解剖特性,基本密度,力学性质,并探讨了其结构与力学性质之间的关系,获得以下主要结论:1.竹材节间和节部的构造特征竹材节间细胞都是严格的轴向排列,没有木材中的横向射线细胞。
节间维管束通过竹节时都有不同程度的弯曲。
不同高度上毛竹节间的纤维组织比量沿竹壁径向的变化都是从外到内逐渐减少的。
不同高度上毛竹节间的纤维组织比量的平均值表明,总体上是自下而上依次递增的。
毛竹节间与节部的纤维组织比量沿竹壁径向的变化是从竹青到竹黄逐渐减少的;毛竹节间与节部的纤维长度从外到内的变化规律都是先逐渐增大,到竹壁的中部达到最大值,然后又逐渐变小;毛竹节间与节部的纤维双壁厚的变化规律不一致。
节部的壁厚纤维的双壁厚从外侧到内侧是先增大后减小,节部的壁薄的纤维的双壁厚从外侧到内侧是逐渐减小的。
节间的纤维双壁厚的变化不明显,这是因为竹节间的纤维绝大部分都是壁厚纤维,壁薄纤维的存在很少;毛竹节间与节部的胞腔径沿竹壁径向的变化都是从外侧到内侧逐渐增大的;毛竹节间与节部的纤维壁腔比的变化规律不一致。
节部的壁厚纤维的壁腔比从外侧到内侧是减小的,节部的壁薄纤维的壁腔比沿径向的变化不大,因为壁薄纤维的壁厚从外侧到内侧是逐渐减小的,而胞腔径是从外侧到内侧逐渐增大的,这样所引起的壁腔比的变化不明显。
节间的纤维壁腔比的变化规律不是很明显。
2.竹材节间和节部的基本密度竹材节部的基本密度0.664g/cm<sup>3</sup>比节间0.629g/cm<sup>3</sup>稍大,且两者之间的差异显著。
3.竹材力学性质以及构造对其的影响竹材顺纹抗拉强度沿径向分片竹材的顺纹抗拉试验结果表明,竹材的顺纹抗拉强度和弹性模量与竹纤维含量成正比关系:σ=548.41A<sub>f</sub>+6.5137（R<sup>2</sup>=0.9784）;E=43.191A<sub>f</sub>-1.8332（R<sup>2</sup>=0.9765）。
竹子的力学特性
竹子的力学原理探究学生姓名：熊治恺学号：20085040088单位：物理电子工程学院专业：物理学指导老师：陈敬东职称：副教授摘要：竹子，一种为大家所熟知的植物。
向来是高洁坚韧的君子的象征，这些高贵的品质使得竹子深受大家的喜爱。
我国国画家李苦禅在他画的竹子画上题词道：“木出土时先有节，长到凌云还虚心”，“节”、“虚心”、四季常青这几种品质，怕是历代的方便，一般都是采用阶梯状的变截面杆（阶梯杆）来代替理论上的等强度杆。
纵观历史，很多著名建筑以及器具的设计都与竹子的结构有着密不可分的联系，这正是竹子特殊的力学结构所拥有的稳定、坚固的特点使得它有如此广泛的应用。
在仿生学的领域里，竹子的力学特性必将大显身手。
关键词：竹子；力学特性；等强度杆；应用Bamboo mechanics principle exploredAbstract:Bamboo, a kind of plant that are familiar to us. Usually is the symbol of the resilience of the noble gentleman, these noble qualities that make bamboo loved by all. LiGuChan in his pictures in traditional Chinese painting bamboo inscription on a way: "wood unearthed first, long to lingyun also knobbly", and "festival" modestly, poor quality, afraid the evergreen several generations, are generally the convenience of using the ladder shaped cross-section bar (ladder pole) instead of theory of such strength pole. Throughout history, many famous buildings and appliances design and bamboo structure has close contact, this is the mechanical structure bamboo special have stable, strong characteristics make it is so widely used. In the field of bionics, the mechanics properties of bamboo will be steepKey words: Bamboo; Mechanical characteristics; Etc strength rod; application前言作为“岁寒三友”之一的“竹”，历来为国人所赞誉。
竹材物理力学性质试验方法
竹材物理力学性质试验方法
秋千竹材物理力学性质试验方法如下
秋千竹是材料，在一定条件下的物理力学性质是很重要的。
要了
解秋千竹材料的物理力学性质，下面介绍几种秋千竹物理力学性质试
验方法：
第一种是热膨胀比测定。
通过测试产品在不同温度下的膨胀性表现，来获得热膨胀比，以及各个温度段的膨胀系数（如每度温度增加，材料长度增加10毫米，则扩大系数为10x10-6℃-1），从而获得材料
的热膨胀性质。
第二种是耐热测试。
可以采用温度长时间恒定的测量方法，在恒
定的温度下长时间测量产品的物理力学性能，以评估其耐热性。
第三种是抗拉强度试验。
在室温下，可以用机械试验来检测秋千
竹的抗拉强度。
从这个试验的结果可以获知每千克材料的抗拉力，从
而了解秋千竹材料的抗拉性能。
第四种是耐压试验。
可以用水力机械实验，测试静强，空气压力，使用按压方式，来评估材料的耐压性能。
以上就是秋千竹物理力学性质试验方法介绍，根据实际需求，可
以采用不同的试验方法，来了解秋千竹材料的物理力学性质，从而更
好的应用秋千竹材料。
竹子的力学强度特性及其在机翼上的应用
竹子的力学强度特性及其在机翼上的应用摘要：本文通过分析竹子的材料和构造，说明竹子的强度特性，并结合机翼部分具体构件的特点，分析机翼的设计是如何运用了竹子的这种特性。
关键词：竹子，强度，机翼，仿生竹, 禾本科. 秆木质化, 有明显的节, 节间常中空。
历代文人骚客对竹子用尽了溢美之词，郑板桥如是说过：“咬定青山不放松， 立根原在破岩中。
千磨万击还坚劲，任尔东西南北风。
”这其中就说明了竹子异常坚硬的质地。
竹子因为其特殊的材料与构造，从而具有很大的抗拉强度，科学家通过仿生学已将该特点运用到了飞机机翼的设计中。
本文将对其力学原理以及在机翼方面的运用进行比较分析。
1、竹子强度的特点竹子体轻, 但质地却异常坚硬. 据测定, 竹材的收缩量非常小, 而弹性和韧性却很高, 顺纹抗拉强度170M Pa, 顺纹抗压强度达80M Pa. 特别是刚竹, 其顺纹抗拉强度最高竟达280M Pa, 几乎相当于同样截面尺寸材的一半. 但若按单位质量计算抗拉强度, 则竹材单位质量的抗拉强度是钢材的2. 5 倍左右。
2、强度大的原因与力学分析2.1 空心圆截面的强度分析根据材料力学的弯曲强度理论, 弯曲正应力是控制强度的主要因素, 弯曲强度条件为][W M max max σσ≤=因此, 要提高杆的强度, 除了合理安排受力, 降低M max 的数值以外, 主要是采用合理的截面形状, 尽量提高抗弯截面模量W 的数值, 充分利用材料.，实心圆截面和空心圆截面的抗弯截面模量分别是3d 321W π=实 )1(321W 43απ-=D 空 式中, d 是实心杆直径, D 是空心杆外径, 1D 是空心杆内径。
21D D =α为空心杆内、外径比值, 当空心杆和实心杆的截面积相同时）（2122D -D 41d 41ππ=或212D -D d = 则11-1-1D 321d 321W W 22433>+==αααππ）（空实因此, 空心圆截面杆的抗弯强度比同样截面积的实心杆要大; 并且空心圆截面杆内、外直径的比值α越大,其抗弯强度也随之增大. 例如, 当α= 0. 7 时, 它的抗弯强度比同样重量的实心圆截面大2 倍. 因为, 杆弯时从正应力的分布规律可知在杆截面上离中性轴越远, 正应力越大, 而中性轴附近的应力很小, 这样其材料的性能未能充分发挥作用. 若将实心圆截面改为空心圆截面, 也就是将材料移置到离中性轴较远处, 却可大大提高抗弯强度. 所以要充分发挥材料的潜力, 唯有空心圆截面. 例如, 汽车传动轴所采用空心圆截面的内、外径比值为0. 944, 若改为实心轴, 要求它与原先的空心轴强度相同, 则空心轴的重量只为实心轴的31% , 可见, 空心轴减轻重量, 节约材料的特性是非常明显的.。
竹材的专项研究
环保产品，不会对环境造成破坏。
可以通过工艺，提供多种颜色的选择 产品各项性能指标优于木塑与防腐木、被广泛 应用在包括建材、园林景观、建筑模板、高强 度支撑结构材料市场、风力发电叶片市场。形
成多产品系列。 放水，抗酸碱，抗虫蛀，抗真菌，抗紫外线，
重组竹材广泛运用于生产户外地板、楼梯、各类家具、室内外装饰。干缩湿胀率极小，不易变形 具有较好稳定性、防水性、耐候性，美观耐用。
常规规格：1860*137*18mm 价格：228元/m2 密度：1.12g/cm3 硬度：110MPA 静曲强度：150—180MPA 冲击强度：114.7Kg/cm3
六、竹材在建筑景观中的应用
有可能会，木材无法进行脱糖去脂等 处理，只能用防腐剂等材料加工，但 不能像竹材那样解决根本的问题。
发霉
竹材在经过多道工序脱糖去脂后没有了营 养物质不易发霉。
不易。
变形开裂
竹材经切割、粘合等工序处理和科学的排 列组合后，能很好的平衡内外界各种力量， 易变形，不易开裂。 不易变形和开裂。
竹材 实木材
四、竹材的生产加工
小结： 1、生产经过热处理，成品封闭性好，有效地防止虫蛀、霉变. 2、采用改性的UF树脂胶，比人造板游离甲酫低，环保性好. 3、新型的家具、地板基材
竹集成材
是由一片片或一根根竹条经胶合压制而成的方材和板材。 1）板形、方形竹集成材的生产工艺流程。
2）平拼弯曲竹材集成材的生产工艺流程。
四、竹材的生产加工
项目
顺纹抗拉(MPa) 顺纹抗压(MPa)
力学性质：非均质各项异性材料，密度小，强度大。是一 种轻质高强 材料。在某些方面优于木材，如顺纹抗拉强度 约比密度相同的木材高1/2。顺纹抗压强度高10%左右。竹 材基本密度大，则纤维含量大，机械性能高，力学强度就 大。
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随含水率的增高而降低，但当竹材处于绝干条件下时，因质地变脆强度反 而降低，而顺纹抗拉，纵劈和弦向静曲强度和含水率关系不明显。
四、苦竹(Pleioblastus amarus)
苦竹为多用途复轴混生型竹种,广布于江苏、安徽、江西和福建等丘陵山地。 其竿不仅为良好的造纸原料,还可制作箫、笙、管、笛等民间乐器,文房四宝 中的笔管、风铃等各种竹制工艺品,各种果蔬花卉棚架,标枪、旗杆等各种体 育运动器材。
经方差分析和均值多重比较,竿龄对苦竹竹材的物理力学性质影响显著。但苦 竹竹材的各项物理力学性质在2年以后,差异在不断减少,3年以后的各项性质差 异均不显著，物理力学性质在3年以后趋于稳定,并稳定在较高水平；在竹林的 培育中，苦竹竹材作为结构用材的采伐竹龄应在3～5年。竹竿部位与苦竹材物 理力学性质有关。竹竿自基部至顶部,体积全干缩率和含水率逐渐减少,基本密 度和力学强度逐渐提高。
管束的部分。竹肉是界于竹皮和髓环组织间的部分，横切面上有维管束分
布。维管束是在竹材横切面上，见到的许多呈深色的菱形斑点，在纵切面 上它呈顺纹股状组织。维管束在竹壁内的分布一般自外而内由密变疏。竹
肉内侧与竹腔相邻的部分为髓环，其上也无维管束分布。在生产习惯上，
常将竹壁厚度的不同组织由外至内称之为竹青、竹肉和竹黄三个部分。
五、雷竹(Phyllostachys praecox）
雷竹为禾本科竹亚科刚竹属的优良笋用竹种，出笋早，笋味鲜美。主要分布 于浙江，江苏与安徽南部也有少量分布。
竹材的物理力学性质是其重要的材质指标，而搞清雷竹材质及其变异规律是 其合理高效利用的基础。目前，国内关于雷竹高产栽培技术的研究很多，但 对雷竹材质变异的研究尚未见报道。对雷竹的物理力学性质进行了测试与分 析，为雷竹的有效合理利用提供科学依据。
2、在竹材材性研究方面已做得很多,目前有必要加强竹材人造板产品性能,开发 竹材人造板新用途的研究。目前中国竹材人造板的用途主要有:车辆和船用竹胶 合板,混凝土模板,竹地板和集装箱底板等方面。木材工业发达国家已经广泛地 将木材及其工程制品用于房屋、桥梁和船舶等建筑结构领域。
3、中国木材贫乏,但是竹类资源较丰富,而且竹材及其人造板的某些性能已经
苦竹
雷竹
0.629 53.6 197.4 123.6
2. 分析
由上述可以得知，随着毛竹竹龄的增加，毛竹抗弯强度、顺纹抗压强度、 气干密度都呈增大趋势，但三年后的生竹材是趋于稳定的，因此在不同部位 的物理力学性能研究选择了三年生竹材。 总体说来，毛竹的顺纹抗压强度是优于苦竹和雷竹的，雷竹的顺纹抗压强 度最差，与毛竹和苦竹有一定差距。毛竹的干缩系数不论弦向还是纵向都小 于苦竹。苦竹的顺纹抗拉强度都优于雷竹。从体积干缩系数看，雷竹都小于 苦竹。 比对后发现，不论是毛竹、苦竹还是雷竹，幼龄竹的竹材力学强度低，之 后逐步提高，而8年生后有下降趋势。 竹竿顺纹抗压强度碎杆高而变化，随竹竿高度增加，竹材的顺纹抗压轻度 提高。一般来说，竹竿基部含水率最高，随着相对高度增加，含水率逐步下 降，至竹竿顶部含水率最低。 因此，虽然同属于竹材，不同竹材各有优势，物理力学性质也有所差别。
其笋营养丰富,尤其含糖苷较高,口味独特,能增强食欲,具有清热解毒、强身 健体之功同竿龄竹材物理力学性质
由表1得出结论：
竿龄对基本密度、径向干缩系数、弦向干缩系数、体积干缩系数、顺纹抗 压强度、顺纹抗拉强度、径向抗弯强度、弦向抗弯强度影响极显著。
苦竹竹材气干密度和力学性质随着竿龄的增大而增大；而径向、弦向和体 积干缩系数随竿龄增加逐渐减少。
2、竹材的微观结构
竹材的微观构造是指竹材
内部的细胞特征、细胞排列 及组成成分。竹材由细胞组
成，细胞是竹材显微镜下构
成竹材的基本形态单位。可 以把竹材细胞分为表皮系统
、基本系统和维管系统三部
分。在解剖学上则进一步细 分为表皮、皮下层、皮层、
竹类植物维管束解剖结构（Grosser, Liese） 1.外方纤维股 2.薄壁组织 3.维管束外鞘 4.初生 韧皮部的筛管 5.后生木质部的2个大型导管 6. 小的后生木质部分子 7.细胞间隙（由原生木质 部深化而成，其中常具有1~2个环纹导管或填 充体 8.内方纤维股
篾分等具有重要的意义。
4、含水率
新鲜竹材的含水率与竹龄、部位和采伐季节有一定的关系。一般说来,幼龄
竹材比老龄竹材含水率高,自基部至梢部含水率逐步降低,竹壁外侧含水率比中
部和内部低,夏季采伐的竹材含水率比其他季节采伐的要高；
竹材的顺压、顺纹抗拉、顺纹剪切和静曲强度及模量等力学性质都与竹材
的含水率息息相关。
建筑行业的应用越来越广泛，以竹代木是解决目前木材资源匮乏的 最佳途径。
竹材具有材质好、生长快、周期短、产量高、性能好等优点，且 生物可降解，有关其加工利用的研究相当广泛。作为一种天然纤维
质材料，其性能随着竹龄的增加产生相应的变化，甚至是老化。竹
材的材质老化伴随着结构上的改变，同时也会表现为竹材基本性质 及力学性能上的改变。
竹壁外侧密度比中部和内部的大;毛竹和慈竹的密度,1～6年生逐步提高,5～8
年生稳定在较高的水平上,8年生以后有所下降;立地条件好的竹材比立地条件 差的密度低;分布在气温较低、雨量较少的北部地区的竹类的材密度大,而分
布在气温较高、雨量较多的南方地区的竹材密度较小。
王朝晖对不同竹龄的毛竹材的微密度变异进行了研究,并认为距离竹表皮 3.4/10竹壁厚度处是竹材密度过变异最大的位置,该结论对于竹材破篾和竹
超过了木材工程制品的性能。在科学研究各种竹材人造板物理力学性质、合
理设计的基础上,有望在木结构领域部分地以竹代木。但是这方面的研究才刚 刚开始,急需加强。
4、加强竹材防护以及防护处理对竹材性能的影响研究。竹材天然耐腐性差,
通过防腐处理或其防护措施来延长竹材的使用寿命,必将提高产品的附加值, 在带来经济效益的同时,也将减轻对并不太多的竹材和木材资源的压力。随着
六、比较与分析
1. 3年生竹材不同部位物理力学性质：
基部 气干密度 /(g· cm-3) 0.92
毛竹 0.71 0.65 0.71 0.84 76 51.7
苦竹
雷竹
弦向干缩系数/% 0.53 径向干缩系数/% 0.48 体积干缩系数/% 顺纹抗压强度 /MPa 顺纹抗拉强度 /MPa 弦向抗弯强度 /MPa
二、竹材的基本结构
1、竹材的宏观结构
竹子是世界上生长最快的植物，能在40-120天的时间内达到成竹的高度
（15~30米或40米）。竹材主要指竹子的竹秆，它是竹子利用价值最大的
部分。竹秆是竹子地上茎的主干，竹秆外形多为圆锥体或椭圆体。竹秆由 竹节和节间两部分组成，竹秆的长度、胸径、竹壁厚度和竹节的数量，根
研究其密度、干缩性、强度等方面，通过力学性能测试，探讨不同竹龄、 竹秆部位、密度及含水率对竹材物理力学性能的影响。
1、竹龄
2、部位
3、密度
竹材的密度是指单位体积竹材的重量,重量常指炉干重,体积指炉干、气干
或生材体,由此得到的密度是绝干密度、气干密度和基本密度。竹秆部位、年
龄、立地条件和竹种等因素对竹材密度都有影响,毛竹和慈竹 (Neosinocalamus affinis)竹秆自基部至梢部,密度逐步增大;同一高度的竹材,
竹材结构及物理力学性能研究
——以毛竹、苦竹及雷竹为例
汇报人：黄慧玲 3150304
祝雅园 3150350
凌璐璐 3150347
01
研究背景
目 录
C o n t e n t s
02
竹材
03
毛竹
04
苦竹
05
雷竹
06
比较与分析
07
总结与展望
一、研究背景
竹材是一种重要的森林资源，随着竹材加工技术的发展，竹材在
基本组织、维管束和竹腔壁
等六个部分。
三、毛竹（Phyllostachys heterocycla ）
竹材力学性能是竹材加工利用的重要依据之一。根据竹材力学性能
的不同可以确定竹材的应用领域和范围$对竹材的培育(确定合理的砍伐时
间具有现实意。
目前，国内外对不同竹种竹材的物理力学性能研究较多，主要侧重于
1.竹龄与竹材物理力学性质
由表1得出结论：
雷竹材基本密度、气干密度和力学性质随着年龄的增大而增大；而径向、弦 向和体积干缩系数随竹龄增加逐渐减少。
并且从3个月～1 年、1～2 年期间,各项物理力学性质的变化幅度较大，以
后几年的变化幅度较小。
据表2结果表明：各极值点均在4～6年上,极值的极差较小,说明雷竹竹材的 各项物理力学性质在4～6年时较为稳定,各项物理力学性质指标达极值点。 因此,在竹林培育中,雷竹的采伐年龄应在4～6年。
从1年到2年、2年到3年期间,各项物理力学性质的变化幅度较大,在2年以
后,差异在不断减少,3～5年趋于稳定。
2.竹竿部位与竹材物理力学性质
表2 3年生苦竹竹竿不同部位竹材物理力学性质
项 目 基部 气干密度/(g·cm-3) 弦向干缩系数/% 径向干缩系数/% 体积干缩系数/% 顺纹抗压强度/MPa 顺纹抗拉强度/MPa 弦向抗弯强度/MPa 0.71 0.65 0.71 0.84 51.7 182.3 6.5 竹竿部位 中部 0.81 0.60 0.59 0.69 67.9 222.3 9.2 顶部 0.88 0.58 0.56 0.74 72.2 211.8 11.1 平均值 0.80 0.61 0.61 0.76 63.9 205.4 8.9
0.641 45.3 175 109.6
182.3
1. 3年生竹材不同部位物理力学性质：
中部 气干密度 /(g· cm-3) 弦向干缩系数/% 径向干缩系数/% 体积干缩系数/% 顺纹抗压强度 /MPa 顺纹抗拉强度 /MPa 弦向抗弯强度 /MPa 69 0.88 0.48 0.44