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木
材的力学性能参数
目 录
1.1 木材的力学性质… P3
2.1 木材力学基础理论……………………………………………P3~ P8
应力与应变
弹性和塑性
柔量和模量
极限荷载和破坏荷载
3.1 木材力学性质的特点…………………………………………P8~ P20
木材的各向异性
木材的正交对称性与正交异向弹性
木材的粘弹性
木材的松弛
木材塑性
木材的强度、韧性和破坏
单轴应力下木材的变形与破坏特点
木材的各种力学强度及其试验方法………………………P20~ P28
力学性质的种类
5.1 木材力学性质的影响因素…………………………………P28~ P31
木材密度的影响
含水率的影响
温度的影响
木材的长期荷载
纹理方向及超微构造的影响
缺陷的影响
6.1 木材的允许应力…………………………………………P31~ P33
木材强度的变异
荷载的持久性
木材缺陷对强度的影响
构件干燥缺陷的影响
荷载偏差的折减
木材容许应力应考虑的因素
7.1
7.1 常用木材物理力学性能… P34~
P36
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木材的力学性质
主要介绍:木材力学性质的基本概念、木材的应力—应变关系; 木材的正交异向弹性、木材的黏弹性、木材的塑性;
木材的强度与破坏、单轴应力下木材的变形与破坏特点; 基本的木材力学性能指标;
影响木材力学性质的主要因素等。
木材的力学性质:木材在外力作用下,在变形和破坏方面所表现出来的性质。
木材的力学性质主要包括:弹性、塑性、蠕变、抗拉强度、抗压强度、抗碗强度、抗减强度、冲击韧性、抗劈力、抗扭强度、硬度和耐磨性等。
木材力学性质的各向异性:与一般钢材、混凝土及石材等材料不同,木材属生物材料,其构造的各向异性导致其力学性质的各向异性。因此,木材力学性质指标有顺纹、横纹、径向、弦向之分。
了解木材力学性质的意义:掌握木材的特性,合理选才、用材。
木材力学基础理论
应力与应变(stress and strain)
应力
定义:材料在外力作用下,单位面积上产生的内力,包括压应力、拉应力、剪应力、弯应力等。单位:N/mm2(=MPa)
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压缩应力:短柱材受压或受拉状态下产生的正应力称为压缩应力; 压应力:σ=-P/A
拉伸应:短柱材受压或受拉状态下产生的正应力称为拉伸应力; 拉应力:σ=P/A
剪应力:当作用于物体的一对力或作用力与反作用力不在同一条作用线上,而使物体产生平行于应力作用面方向被剪切的应力;τ=P/A
Q
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应变
定义:外力作用下,物体单位长度上的尺寸或形状的变化; 应变:ε=±⊿L / L
应力与应变的关系
应力—应变曲线:曲线的终点M 表示物体的破坏点。
比例极限与永久变形:
比例极限应力:直线部分的上端点P 对应的应力; 比例极限应变:直线部分的上端点P 对应的应变;
塑性应变(永久应变):应力超过弹性限度,这时如果除去应力,应变不 会完全回复,其中一部分会永久残留。
破坏应力与破坏应变
破坏应力、极限强度:应力在M 点达到最大值,物体产生破坏(σ );
M
破坏应变:M 点对应的应变(ε ) 。
M
2.1.1.6 屈服应力当应力值超过弹性限度值并保持基本上一定,而应变急剧增大,这种
2.1.1.6 屈服应力
(σ )。
Y
弹性和塑性(elasticity and plasticity)
弹性:物体在卸除发生变形的荷载后,恢复其原有形状、尺寸或位置的能力;
塑性:物体在外力作用下,当应变增长速度大于应力增长速度,外力消失后木材产生永久残留变形部分,为塑性变形,木材的这一性质叫塑性;
塑性应变(永久应变):应力超过弹性限度,这时如果除去应力,应变不会完全回复,其中一部分会永久残留。
弹性变形实际上是分子内的变形和分子间键距的伸缩;塑性变形实际上是分子间相对位置的错移。
柔量和模量(compliance and modulus)
在弹性限度范围内,大多数材料应力与应变间有如下关系:σ= Eε, (胡克定律)
弹性模量( E ):物体产生单位应变所需要的应力,它表征材料抵抗变形能力的大小,E= 应力/应变,物体的弹性模量值愈大,在外力作用下愈不易变形,材料的强度也愈大, E = σ / ε 叫弹性模量。
柔量:弹性模量的倒数,表征材料在荷载状态下产生变形的难易程度, a= E-1=ε/σ 为柔量.
弹性模量的意义:在弹性范围内,物体抵抗外力使其改变形状或体积的能力。是材料刚性的指标。
极限荷载和破坏荷载(maximum loading and destroy loading) 极限荷载:试件达到最大应力时的荷载。
破坏荷载:试件完全破坏时
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