木材彈性及木材干燥應(yīng)力__木材彈性參數(shù)的理論和測(cè)試

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1、南京林產(chǎn)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)一九八三年呱第一期木材彈性及木材干燥應(yīng)力木材彈性參數(shù)的理論和測(cè)試?yán)罹S桔,林工系級(jí)研完生摘要,本文在對(duì)真實(shí)木材作理想化假設(shè)之后論述了木材彈性參數(shù)的理論和測(cè)試方。。法提出彈性參數(shù)的含水率系數(shù)具有和參數(shù)一樣的對(duì)稱(chēng)性質(zhì)測(cè)定水曲柳彈性參數(shù)的,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明這一理想化假設(shè)是正確的也表明電測(cè)法是一種比較可靠的測(cè)試手段,。木材彈性參數(shù)是反映木材彈性剛度的特征參數(shù)是重要的力學(xué)指標(biāo)六十年代以,,。來(lái)有些國(guó)家在這方面的研究發(fā)展較快而在我國(guó)卻尚少見(jiàn)到有關(guān)的研究報(bào)告,。,任何一種木材的彈性參數(shù)都可以通過(guò)不同的力學(xué)試驗(yàn)測(cè)定其數(shù)值大小不過(guò)就像金、屬的楊氏模

2、量剪切模量和泊桑比卜之間具有關(guān)系式一一一山一一一卜一,,。。一樣木材各彈性參數(shù)之間也有一定的關(guān)系這種關(guān)系可以用一系列的數(shù)學(xué)恒等式表示,,。因此必須依據(jù)木材彈性參數(shù)的有關(guān)理論去制定或選擇測(cè)試方案分析和修正測(cè)試結(jié)果同。,,時(shí)測(cè)試結(jié)果也將被用來(lái)驗(yàn)證參數(shù)理論的正確性為此本文在論述基本假設(shè)之后將首先討,。論木材的參數(shù)理論然后介紹木材參數(shù)的測(cè)定一、基本假設(shè)。。,木材是一種天然結(jié)構(gòu)材料它的構(gòu)造和性質(zhì)有較大的變異性和隨機(jī)特性因此在分析,,。木材力學(xué)性質(zhì)時(shí)必須按其主要性質(zhì)提出基本假設(shè)建立理想化的物理模型本文在討論木,、。材的參數(shù)理論時(shí)將基于線(xiàn)彈性柱面正交各向異性和

3、均勻連續(xù)性這三個(gè)基本假設(shè)。本文在梁世鎮(zhèn)教授的指導(dǎo)下完成一一,,檢驗(yàn)?zāi)静牡木€(xiàn)彈性性質(zhì)可通過(guò)單向拉伸或壓縮試驗(yàn)觀察荷載量與變形△之間的關(guān)。,、,系曲線(xiàn)圖為馬尾松試件受縱向順著木材紋理的方向圖徑向通過(guò)髓心與年,,。輪切線(xiàn)相垂直的方向圖和弦向與年輪切線(xiàn)平行的方向圖壓縮時(shí)的破環(huán)曲線(xiàn)由,。,,圖可以看出在彈性范圍里區(qū)段和△線(xiàn)性相關(guān)在三個(gè)方向上的線(xiàn)性范圍與線(xiàn),。性段的斜率都各不相同表現(xiàn)了各向異性的特點(diǎn)假如用通過(guò)髓心的二個(gè)交叉平面和一對(duì)與,、年輪相切的平行平面從樹(shù)干段上截取一個(gè)微小矩形單元圖則該微元體沿縱向。徑向和弦向三個(gè)方向彈性主方向的物理力學(xué)性質(zhì)將表現(xiàn)不同的

4、特征它們互,。,。相垂直組成一個(gè)柱面坐標(biāo)系因此木材被稱(chēng)為柱面正交各向異性材料入乙入《圖馬尾松試材單向壓縮曲線(xiàn)圖木材的彈性主方向,縱向徑向弦向。,。第三個(gè)基本假設(shè)則是均勻連續(xù)性假設(shè)根據(jù)這個(gè)假設(shè)木材被認(rèn)為是一種均質(zhì)材料如,,,,果被研究的木材沒(méi)有節(jié)子沒(méi)有樹(shù)脂道且只包含心材或邊材那么由于在宏觀范圍里決定、、、木材物理力學(xué)性質(zhì)的不是某單一宏觀構(gòu)造元素如早材帶晚材帶大導(dǎo)管射線(xiàn)束等肉眼,,可見(jiàn)的組織的個(gè)別特性而是大量元素的平均性質(zhì)而且這些元素的尺寸以及它們的孔隙,,都比宏觀客體如試件的尺寸小得很多因此根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論我們就能把宏觀研究中的。,。木材當(dāng)作均勻連續(xù)

5、介質(zhì)來(lái)對(duì)待這樣做不會(huì)引起過(guò)大的誤差、,根據(jù)上述線(xiàn)彈性柱面正交各向異性和均勻連續(xù)性三個(gè)基本假設(shè)就可以利用正交各向,。異性體的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)去分析木材的剛度討論組成剛度矩陣的參數(shù)性質(zhì)、二木材的彈性參數(shù),。根據(jù)廣義虎克定律可寫(xiě)出在主軸空間下用木材彈性參數(shù)組成的柔度矩陣它是二〔〕一一其中少衛(wèi)少陽(yáng)一一一七一一卜卜一一屯丁飛」廠(chǎng)過(guò)呂一萬(wàn)萬(wàn)一萬(wàn)氣、氣、,,,。,。,令式中表示三個(gè)主方向上的拉壓彈性模量表示六個(gè)泊桑比第一個(gè)指標(biāo),,。為作用力方向第二個(gè)指標(biāo)代表變形方向表示三個(gè)對(duì)稱(chēng)面上的剪切模量根據(jù)對(duì)稱(chēng)性斷一馬。一一,,,可見(jiàn)雖然木材有十二個(gè)彈性參數(shù)但其中獨(dú)立參數(shù)只有

6、九個(gè)另外三個(gè)可根據(jù)式求。,,。得不過(guò)在實(shí)驗(yàn)測(cè)定時(shí)應(yīng)同時(shí)測(cè)定十二個(gè)參數(shù)值然后用式去檢驗(yàn)和修正三、木材彈性參數(shù)的方向性,如果被討論的坐標(biāo)空間不是主軸空間這時(shí)柔度矩陣應(yīng)表示為、,林林刃么,瓶,刃一一一,、卜,店,,粉,林刃刀·,一,協(xié)一勻,藝即些月,卯︸一,忿貧︸,一刃刃’碳賀州,二刃,公么一么兀業(yè)一刀義盯?一、,了,,下了,了藝一一打即刃二命,,,,,。令分別取式中方向上的拉壓彈性模量—面上的剪切模量—,,協(xié)泊桑比表示作用力方向表示變形方向,—,,,系數(shù)表示面上的剪應(yīng)力在面上產(chǎn)生的剪切禍合效應(yīng),—,第一揭合系數(shù)表示面上的剪應(yīng)力在向上產(chǎn)生的正應(yīng)變禍合效

7、應(yīng)小,拯—第二禍合系數(shù),表示方向的正應(yīng)力在面上產(chǎn)生的剪切藕合效應(yīng)。—一一,,,,,在坐標(biāo)空間中的彈性參數(shù)與主軸坐標(biāo)空間中的彈性參數(shù)之間的關(guān)系是二寸分一奇普一石九巴一考別“‘乙二命,。、卜協(xié)了、人咋心一‘‘,十從「厄二銳氣石廳一一四墊‘叭一””一髻認(rèn)罕翻卻盆,,,““協(xié)、十一,“‘,‘‘’‘丁,,至絲釜若子卜。,、卜」登八‘,二一一一十一”一‘丁獲一妥—。,‘,‘一譽(yù)會(huì)認(rèn)—一一認(rèn)一毛石「一,,產(chǎn)、了、、帶,,,,,,,,,式中代表軸標(biāo)坐對(duì)應(yīng)地取在主軸坐標(biāo)空中。的方向余弦,,?？梢?jiàn)只要掌握了主軸坐標(biāo)空間下的彈性參數(shù)就能計(jì)算出任意方向的彈性參數(shù)值從式至

8、式可得到下列重要公式產(chǎn)、。,,二’,,‘云萬(wàn)草刃叮戈主‘““式中與方向成夾角方向上的彈性模量?！?。。擴(kuò)由坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后形成的新坐標(biāo)系里的泊