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岩土工程师辅导资料:木材的力学性质

|0·2011-01-26 14:47:41浏览0 收藏0

  木材的力学性质也具各向异性的特点。当受力方向与纤维方向?致时,为顺纹受力。当受力方向垂直于纤维方向时,为横纹受力。 $lesson$

  木材中由厚壁细胞承担外力,这类细胞愈多,细胞壁愈厚,则强度愈高,因此,木材的表观密度愈大、夏材含量愈多,则强度愈高。

  1)抗拉强度

  木材顺纹受拉破坏,往往木纤维未被拉断,而纤维间先被撕裂。顺纹抗拉强度是木材所有强度中最大的,约为顺纹抗压强度的2~3倍。木材的疵点(木节、斜纹等)对顺纹抗拉强度影响很大,因而木材实际的顺纹抗拉能力反较顺纹抗压能力低。再者,木材受拉杆件连接处应力复杂,使顺纹抗拉强度难以充分利用。

  木材横纹抗拉强度很小,仅为顺纹抗拉强度的2.5%~10%,工程中?般不使用。

  2)抗压强度

  (1)顺纹抗压。木材顺纹受压破坏是木材细胞壁丧失稳定性的结果,而非纤维的断裂。木材顺纹抗压强度较高,仅次于顺纹抗拉与抗弯强度,且木材的疵点对其影响甚小,因此这种强度在土木工程中利用最广。

  (2)横纹抗压。这种受压作用,使木材的细胞腔被压扁,产生大量变形。开始时变形与外力成正比,超过比例极限时,细胞壁失去稳定,细胞腔被压扁。木材的横纹抗压强度以使用中所限制的变形量来决定,通常取其比例极限作为横纹抗压强度极限指标。横纹抗压强度?般为顺纹抗压强度的10%~20%。

  3)抗弯强度

  木材受弯曲时,内部应力复杂,在梁的上部受到顺纹抗压、下部为顺纹抗拉,而在水平面和垂直面中是剪应力。木材受弯时,受压区首先达到强度极限,出现小皱纹,但不立即破坏,随着外力增大,受压区皱纹扩展,产生大量塑性变形,受拉区达到强度极限时,纤维本身及纤维间联结断裂而导致破坏。

  木材顺纹抗弯强度很高,为顺纹抗压强度的1.5~2倍,所以土木工程中应用很广。但木材疵病对其影响很大,特别是当它们分布在受拉区时。

  4)抗剪强度

  (1)顺纹抗剪。这种受剪作用,绝大部分纤维本身不破坏,而只破坏剪切面中纤维间的联结。所以顺纹抗剪强度很小,为顺纹抗压强度的15%~30%。木材中疵病对其影响显著。

  (2)横纹抗剪。这种受剪作用,是剪切面中纤维的横向联结破坏,因此横纹抗剪强度比顺纹抗剪强度还低。

  (3)横纹切断。这种剪切破坏是将木材纤维横向切断,因此这种强度较大,为顺纹抗剪强度的4~5倍。

  为了便于比较,现将木材各种强度间数值大小关系列于表10.7.1中。

  表10.7.1 木材各种强度的大小关系

  5)影响木材强度的主要因素

  (1)含水量的影响。含水量在纤维饱和点以上变化时,木材强度不变;在纤维饱和点以下时,随含水量降低强度增大,反之则强度减小。见图10.7.2。

  含水量的变化,对抗弯和顺纹抗压影响较大,对顺纹抗剪影响小,对顺纹抗拉几乎无影响。见图10.7.2。

  图10.7.2含水量对木材强度的影响

  l?顺纹受拉;2?弯曲;3?顺纹受压;4?顺纹受剪

  (2)负荷时间的影响。木材对长期荷载的抵抗能力与暂时荷载不同,在长期荷载作用下木材产生蠕滑。最终产生大量变形。木材在长期荷载作用下不引起破坏的最大强度,称持久强度,?般为极限强度的50%~60%。

  (3)温度的影响。木材随温度升高,强度降低。

  (4)疵点(病)的影响。木材的疵点主要有木节、斜纹、裂纹、腐朽和虫害等。

  木节分活节、死节、松软节、腐朽节等,活节影响较小。木节、斜纹它们对力学性能的影响见强度部分。

  裂纹、腐朽、虫害等,造成木林构造的不连续性或组织破坏,严重影响木材的力学性质。

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