木材力學(xué)性能參考ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-08 12:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。因為木材承受靜力抗彎荷載時，常常因為壓縮而破壞，并因拉伸而產(chǎn)生明顯的損傷。對于抗彎強度來說，控制著木材抗彎比例極限的是順紋抗壓比例極限時的應(yīng)力，而不是順紋抗拉比例極限時應(yīng)力。木材承受彎曲荷載時受力方式與應(yīng)力分布情況 o 當(dāng)梁承受中央荷載彎曲時，梁的變形是上凹下凸，上部纖維受壓應(yīng)力而縮短，下部纖維受拉應(yīng)力而伸長，其間存在著一層纖維既不受壓縮短也不受拉伸長，這一層長度不變的纖維層稱為中性層。中性層與橫截面的交線稱為中性軸。受壓和受拉區(qū)應(yīng)力的大小與距中性軸的距離成正比，中性層的纖維承受水平方向的順紋剪力。由于順紋抗拉強度是順紋抗壓強度的 2—3 倍，隨著梁彎曲變形的增大，中性層逐漸向下位移，直到梁彎曲破壞為止。 抗彎強度的測定o 各樹種木材抗彎強度平均值約為 90MPa左右。針葉樹材徑向和弦向抗彎強度間有一定的差異，弦向比徑向高出 10％ ~12％；闊葉樹材兩個方向上的差異一般不明顯。o 抗彎強度的測定方法各國不同，區(qū)別在于試樣的尺寸、加荷方式和加荷速度的差別。我國國家標準規(guī)定：試樣斷面為 2020mm，長度為 300mm，跨度為240mm；中央荷載，弦向加荷；試驗以均勻速度加荷，在 12分鐘內(nèi)使試樣破壞。試驗時為避免試樣在支座和受力點產(chǎn)生壓痕，影響試驗結(jié)果，在支座和受力點上應(yīng)加鋼質(zhì)墊片。墊片的尺寸為 30205mm。 木材抗彎強度的測定 抗彎強度用下式計算σw ＝ 3PL/2bh2 (Mpa)σ12＝ σw [1+（ W12） ] (Mpa)式中： σw —— 木材試樣氣干狀態(tài)下的抗彎強度P—— 破壞時的荷載， N；L—— 跨度， 240mm；b—— 試樣寬度， mm；h—— 試樣高度， mm；W—— 試驗時試樣的含水率 (％ )。 抗彎彈性模量o 木材抗彎彈性模量是指木材受力彎曲時，在比例極限內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變之比，用于計算梁及桁架等彎曲荷載下的變形以及計算安全荷載。o 木材的抗彎彈性模量代表木材的剛性或彈性，表示在比例極限以內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，也即表示梁抵抗彎曲或變形的能力。梁在承受荷載時，其變形與彈性模量成反比，彈性模量大，變形小，其木材剛度也大。 木材抗彎彈性模量的測定 抗彎彈性模量與抗彎強度間的關(guān)系 o 抗彎強度與抗彎彈性模量間成正比關(guān)系。目前所試驗過的國產(chǎn)樹種中， 針葉材抗彎強度最大 樹種為長苞鐵杉 ， 最小 的為 柳杉 ； 闊葉材抗彎強度最大 的樹種為海南子京 ， 最小 的為蘭考泡桐為 ；針葉材 抗彎彈性模量 最大樹種為 落葉松 ，最小的為 云杉；闊葉材抗彎彈性模量最大的樹種為 蜆木 ，最小的為蘭考 泡桐為 。木材 抗彎強度 ，我國 針葉材大多數(shù)樹種在 60—100Mpa 之間， 闊葉材 大多數(shù)樹種在 60—140Mpa 之間。木材 抗彎彈性模量 ，我國 針葉材 大多數(shù)樹種在 —12Gpa 之間， 闊葉材 大多數(shù)樹種在 —。 o 我國 356個樹種木材在含水率為 15%情況下，抗彎彈性模量 E與抗彎強度 σ間關(guān)系為線型函數(shù)，方程如下：o E = +, r=o 二者高度密切相關(guān)?？箯潖姸葴y定要容易得多，利用此式可估測木材的抗彎彈性模量。同時，在非破壞的情況下測得木材的抗彎彈性模量，也可利用此式估測木材的抗彎強度。 木材的抗剪強度o 木材抵抗剪切應(yīng)力的最大能力，稱為抗剪強度。o 木材抗剪強度視外力作用于木材紋理的方向，分為順紋抗剪強度和橫紋抗剪強度。在實際應(yīng)用中發(fā)生橫紋剪切的現(xiàn)象不僅罕見，而且橫紋剪切總是要橫向壓壞纖維產(chǎn)生拉伸作用而并非單純的橫紋剪切，因此通常不作為材性指標進行測定。木材的橫紋抗剪強度為順紋抗剪強度的 3－ 4倍。 木材抗剪試樣與受力支架1— 附件主桿 2— 塊 3—L 形塊 4， 5— 螺桿 6— 壓塊 7— 試樣 8—— 圓頭螺釘 o 木材的順紋抗剪強度視木材受剪面的不同，分為弦面抗剪強度和徑面抗剪強度 ,如圖。剪切面平行于年輪的弦面剪切，其破壞常出現(xiàn)于早材部分，在早材和晚材交界處滑行，破壞表面較光滑，但略有起伏，面上帶有細絲狀木毛。剪切面垂直于年輪的徑面，剪切破壞時，其表面較為粗糙，不均勻而無明顯木毛。在擴大鏡下，早材的一些星散區(qū)域上帶有細木毛。o 木材順剪強度較小，平均只有順紋抗壓強度的10％ ~30％。紋理較斜的木材，如交錯紋理、渦紋、亂紋等 ,其順剪強度會明顯增加。闊葉樹材順剪強度平均比針葉樹材高出 1/2。闊葉樹材弦面抗剪強度較徑面高出 10％ ~30％，如木射線越發(fā)達，這種差異更加明顯。針葉樹材，其徑面和弦面的抗剪強度大致相同。 木材的硬度o 木材的硬度，是指木材抵抗其它剛體壓入的能力。木材的硬度與木材的密度密切相關(guān)，密度大其硬度則高，反之則低。 樹 種 密度 端面硬度 (Mpa) 產(chǎn) 地泡桐杉木紫椴香樟水曲柳柞木槭木黃檀蜆 木河南湖南黑 龍 江安徽黑 龍 江黑 龍 江安徽浙江廣西木材密度與硬度的關(guān)系 木材硬度測定方法1— 半圓形的鋼壓頭； 2— 調(diào)整螺絲（上觸點）；3— 具有彈簧裝置的下觸點； 4— 套筒 o 同一樹種，其端面硬度大于徑面和弦面硬度，徑面與弦面相差不大。針葉樹材平均高出 35％，闊葉樹材高出 25％左右。大多數(shù)樹種的弦面和徑面硬度相近，但木射線發(fā)達的麻櫟、青岡櫟等樹種的木材硬度，弦面可高出徑面 5％ ~10％。o 木材硬度測定方法有布氏硬度法和金氏硬度法二種。我國國家標準規(guī)定用金氏法，采用電觸控制附件測定，如圖 515。試樣尺寸為 505070mm，試驗是以每分鐘 36mm的均勻速度將鋼壓頭的半球完
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