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木材学—力学性质、年轮

发布者:高定图纸站 浏览:722

木材学力学性质年轮

木材抵抗外部机械力作用的能力称为木材的力学性质,包括弹性、粘弹性、硬度、韧性、各类强度等。

1、木材的力学性质受很多因素的影响,重要的如:木材比重、木材构造、含水率、时间、温度、纹理方向、木材缺陷等。由于木材力学性质与木材单位体积中的实质含量有关,因此木材力学性质与木材比重有着极为密切的关系,两者间往往呈指数关系或直线关系;木材的构造,如木材的晚材率与年轮宽度(与木材比重有关)、木射线的宽窄与含量、木材的细胞组成、木材细胞的胞壁厚度与壁层的纤丝角等等,都影响木材的力学性质;木材细胞壁中的吸附水,其存在使木材细胞壁主成分分子之间的距离增大,从而使细胞壁主成分分子链之间的作用力减小,从而影响木材的力学性质。木材的强度随着吸附水的增加而下降,在纤维饱和点时,强度达到最低值,以后随着自由水含量的不断增加,强度值基本保持稳定;时间对木材力学性质有影响,是因为木材是一种粘弹性材料,在荷载作用下其变形与时间有关系,强度值随著作用时间的延长而减小,存在持久强度;温度也影响木材的力学性质,正温度时,特别是温度在100℃以上,甚至200℃以上时,将显着降低木材的力学性质,尤其当时间较长时;负温度下,对于冰冻的湿木材,除冲击韧性有所降低外,其它各种强度均较正温度时有所增加,特别是木材的抗剪强度和抗劈力。

2、应力(stress),是材料在外力作用下,单位面积上所产生的内力;应变(strain)是单位长度上所产生的变形。

3、木材的弹性(elasticity)是木材在卸除发生变形的荷载后,回复原来的形状、尺寸或位置的能力;而塑性(plasticity)是物体在外力作用下,当应变增长的速度大于应力增长的速度,应力和应变不再成比例时,外力卸除后木材将产生残余变形,此即塑性变形,木材具有的这种性质,称为木材的塑性。

4 木材的强度是木材抵抗外部机械力破坏的能力,包括拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、抗剪强度等。

5、木材的硬度是木材抵抗其它刚性物体压入的能力。

6、木材的刚性是抵抗外部机械力造成木材尺寸或形状变化的能力。

7、韧性是木材吸收能量和抵抗反复冲击荷载,或抵抗超过比例极限的瞬间应力的能力。

木材的应力松弛(stress relaxation)指在恒定温度和形变保持不变的情况下,木材内部的应力随时间延长而逐渐衰减的现象,其原因也是因为木材具有粘弹性。木材的蠕变和松弛受木材含水率、环境温度、环境湿度变化等因素的影响,温度越高,含水率越高,木材的蠕变和松弛现象就越明显。但在实际使用时,必须考虑各种影响因素,在计算和实际使用中要大适当的折扣,折扣后所得的强度值为木材的允许应力。允许应力就是指木件在使用或荷载条件下,能长期安全地承受的最大应力。

 

年轮

年轮可以说是树木年龄的记录,它能够帮助我们推算树木的年纪,只是我们都应该明白,树木并不知道一年究竟是多久的时间,它们之所以会每年长出一"圈圈来,完全是一种对季节变化的敏感反应。从春天到夏天,气温高,雨量足,树木的生长旺盛,所分裂出来的细胞,不但体积大,颜色浅,同时硬度也比较小。年轮常用以表示树木每年之生长。然而木材之年轮并不全然显明易见。在热带及寒带,生长季节与非生长季节之间并无显明之区分,故若干热带树种之木材,并无显示每年生长之物征。且温带树种,亦有年轮不甚显明者。

如果树木生长在四季不分明的热带地区,就会因为那儿整年气温都差不多,细胞生长的情况始终如一,而无法形成明显的年轮。著名的柳安树、橡胶树等,就是没有年轮的树木。

 

春材与秋材

年轮由春材与秋材构成。于生长季节之早期长成者为春材或称早材,生长季节后期长成者为秋材或晚材。一般面言,春材有较大细胞腔及较薄细胞壁。到了秋天,温度逐渐降低,叶片老化或枯黄,植物的生长自然变得缓慢,于是分裂出来的细胞,体积小,颜色深,硬度也比较大。当时节进入冬天以后,温度更低了,长出来的细胞,体积就更小,颜色更深,硬度也更硬了。树木由于季节的不同,因而细胞生长的情形也不一,每一年当中,由春天到冬天所长出来的细胞跟第二年所长的,会有明显的界线,而且四季当中所增添的新细胞,正好形成一个环状的纹路,「年轮」就是这样造成的。

 

边材与心材

1、边材:为新近生长靠近树木形成层部份之木材,边材,颜色浅淡之树木生活部份,边材自根部输送树液至树叶及储藏食物以供树木生长。

2、心材:由无生机细胞构成,亦即由过去为边材之有生机细胞老化而成。心材颜色常较边材为浓。大多数木材曝露于空气中,因细胞壁内物质与氧化合而渐呈浓深色,此种作用称为氧化。

3、髓位(髓心):于树木之中心,亦具有生机。另一种自树木中心向外辐射之组织称为髓线,此种组织亦为食物之输送道。因比重系根据木材中实有物质之量,故为木材强度与硬度适当之标示。一般言之,比重愈大,木材愈强。但也有些树种如云杉(spruce)、铁杉(hemlock)或白杨木(poplar)赤杨等(alder),其边心材之颜色难以区别。

 

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作者:老李大叔,70后,北京人,现工作在深圳。从业二十余年资深高定家具设计师,乐于整理高定木作课程及高定定制图纸资源,高定图纸站发起者,业余专注一线高定极简定制设计行业图纸资料及教程对接。

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