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杨树木材力学性质(7)

发布日期:2012-02-23 21:56 作者:admin 点击:

木材力学性质,是木材抵抗外力作用的性能。木材的力学性质包括木材弹性、塑性、蠕变、抗弯强度、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、冲击韧性、抗劈力、扭曲强度、硬度、摩擦等。其中顺纹抗压程度、木材抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗剪强度、抗拉强度和冲击韧性等更为重要。
  我国48个产地的37种杨树(含山东13种)的木材力学性质测定结果如表2-18-3和表2-18-4所示。表中就全国与山东产的杨树分别统计和分析。

1、木材顺纹抗压强度

  沿木材顺纹方向(轴向)缓慢施加压缩荷载,木材所能承受的大能力,称木材顺纹抗压强度。木材顺纹抗压强度为木材力学性质中重要的性质之一。根据它的强度,可求得木材容许应力,用于设计各种木材受压构件。从表2-18-4可见, 48种杨树木材顺纹抗压强度值在25.6-51.09Mpa之间,平均值为38.13Mpa。其中贵州天柱产的响叶杨大,毛白杨、I-69杨、新疆杨次之;山东产的I-214杨与大关杨、大青杨等小。

  从表2-18-3可见,山东产13种杨树木材顺纹抗压强度值在25.6-38.5Mpa之间,平均值为33.95Mpa。其中南×毛新杨大, I-214杨小。
  
2、木材抗弯强度(MOR)及抗弯弹性模量(MOE)

  木材抗弯强度亦称静曲极限强度或弯曲强度,是木材承受横向力(荷载)的能力。木材抗弯强度亦是木材力学性质中为重要的性质。主要用于建筑物梁、屋架、地板等易于弯曲的构件强度的评估。

  48种杨树木材抗弯强度值在48.7-96.11Mpa之间,平均值为72.94Mpa。其中贵州天柱产的响叶杨,小的为山东产的I-214杨。而毛白杨、I-69杨、新疆杨MOR也较大,而青海产的青杨、大关杨、大青杨等较小。
从表2-18-3可见,山东产13种杨树木材顺纹抗压强度值在48.7-73.0Mpa之间,平均值为63.73Mpa。其中I-69杨大, I-214杨小。

  木材抗弯弹性模量代表木材的弹性或韧度,是木材产生一个一致的正应变所需要的正应力。亦即梁在比例极限之内抵抗变曲变形的能力。梁在承受力(荷载)时,其变形与弹性量成反比。

  从表2-18-4可见, 48种杨树木材抗弯弹性模量为6.15-11.89Gpa之间,平均值为9.29 Gpa。其中陕西凤县产的山杨大,小的为黑龙江带岭产的山杨。其中山杨、加杨、毛白杨为大;而钻天杨等小。

  从表2-18-3可见,山东产13种杨树木材抗弯弹性模量在7.55-10.89Gpa之间,平均值为8.93Gpa。其中卡帕茨杨大, I-214杨小。
  
3、木材顺纹抗剪强度

  当木材受大小相等、方向相反的平等力时,在其垂直于与力接触面的方向使物体一部分与另一部分产生滑移的应力,称剪应力。木材抵抗剪应的能力称为抗剪强度。木材在使用中较常见的是顺纹抗剪强度。

  从表2-18-4可见,48种杨树木材径面顺纹抗剪强度值在5.34-10.20Mpa之间,平均值为9.29Mpa。其中陕西杨凌产的截叶毛白杨大,小的为黑龙江带岭产的山杨;而48种杨树木材弦面顺纹抗剪强度值在6.20-11.28之间,平均值为7.06Mpa。其中陕西杨凌产的大孔毛白杨大,小的为青海产的青杨。
  
4、木材冲击韧性

  通常木梁、枕木、运动器材、工龄柄、木梭、船桨、农业机构的部件以及建筑构件等会受到冲击应力的影响,而不是静力的过重荷载。冲击应力是瞬时荷载。抗冲弯曲强度高的木材,即是木材的韧性好,反之为脆性木材。木材冲击韧性,亦叫冲击弯曲比能量,冲击功、冲击系数,是木材受冲荷载折断时木材单位面积吸收的能量。杨树木材与其它木材相比,在木材密度、含水率和其他条件相同情况下,木材冲击韧性好的。如长白山生长的槭木(Acer mono),气干密度为0.709g/cm3,冲击性为85.76KJ/m2;生长在陕西风县的白蜡(Fraxinus chinensis),气干密度0.661g/cm3,冲击韧性为24.92KJ/m2;而生长在北京海淀的毛白杨气干密度为0.525g/cm3,冲击韧性为78.55KJ/m2;生长在云南广通的清溪杨[P.rotvndi folia Griff.var.duclouxiana(Dode)Gomb]气干密度为0.471g/cm3,冲击韧性为72.08KJ/m2。

  从表2-18-4可见, 48种杨树木材冲击韧性在25.25-109.80 KJ/m2之间,平均值为58.66 KJ/m2。其中陕西杨凌产的二转毛白杨大,小的为北京顺义产的小黑杨。

  从表2-18-3可见,山东产13种杨树冲击韧性在43-72 KJ/m2之间,平均值为57KJ/m2。其中中林23杨大,小的为中林46杨。
  
5、木材容许应力

  木材容许应力指任一木结构在使用和负荷条件下,能长期、安全地承载的大应力。木材容许应力都是根据木材强度试验值推算出来的。中国林科院木材研究所与有关科研单位、高等学校合作,统一了采集和试验方法,广泛地进行了试材采集和木材物理力学性质的测定研究,积累了大量研究成果,为木结构设计提供了基本数据。根据这些数据,推算出中国主要建筑结构用材各受力类型的容许应力。

  总的来说,杨树木材纹理直或略斜;结构细至甚细,均匀;在整个阔叶材中,属于软材,质轻,软;干缩小至中;强度低;冲击韧性中至高。
 

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