樟子松木材的力學性質
木材在物理力學性質方面都具有特別顯著的各向異性。順木紋受力強度最高,橫木紋最低,斜木紋介于兩者之間。木材的強度還與取材部位有關,例如樹干的根部與梢部、心材與邊材、向陽面與背陽面等都有顯著的差異。此外,無疵病的清材與有疵病(木節、斜紋、裂縫等)的木材之間差異更大。本節所述的木材力學性質,只涉及清材(沒有疵病的)標準小試件按專門試驗方法確定的力學指標。
一、木材順紋受壓、受拉、受剪和靜力彎曲強度
按照現行國家標準《木材物理力學試驗方法》進行試驗的、標準小試件破壞時的應力,在本節中稱為木材的強度。木材順紋受壓、受拉、受剪和靜力彎曲強度在附錄四表中列出。木材受拉、受剪、在極小的相對變形下突然發生破壞的性質稱為具有脆性破壞性質;相反,木材受壓、受彎破壞前具有較大的、不可恢復的塑性變形性質。
二、木材受拉、受壓、受剪及彎曲彈性模量
木材的彈性模量與樹種、木材密度和含水率等因素有關。木材的彎曲彈性模量已列在附錄四中。木材順紋受壓和順紋受拉彈性模量基本相等,部分樹種的試驗數值。木材橫紋彈性模量分為徑向ER和切向ET),他們與木材順紋彈性模量 EL的比值隨木材的樹種不同而不同。
三、木材順紋受剪性質
木材順紋受剪具有下列性質:
1)木材受剪破壞是突然發生的,具有脆性破壞的性質。在剪切破壞前,應力與應變之間的關系一般符合正交三向異性材料的彈性變形規律。
2)根據單齒( hc/h=1/3)剪切的電算應力分析和試驗表明,沿剪切面上剪切應力的分布是不均勻的)。剪切面上的平均剪切應力值 τ與最大剪切應力值τmax之間。平均剪壓力τ與最大剪應力 τmax關系。
3)剪切面上剪切應力 τxy的分布狀態,隨構件的幾何尺寸( lv、hc、h)及木材的彈性模量而
不同。根據魚鱗云杉、hc/h=1/3、hc=60mm,對不同 lv的單齒剪切電算結果τmax大約發生在距下弦凈截面的 5/6 hc處;當剪面長度 lv
增大時,τmax降低甚微,但 τxy的分布狀態隨之而不同,直到 lv增加到 9hc以上時, τxy的分布狀態幾
乎不再改變。雖然試件的剪面長度lv實際上大于 9hc,但τxy僅分布在 9hc的長度以內,故 9hc這一剪面長度稱為應力分布的最大長度或有效剪切長度。剪切應力τxy沿剪面的分布狀態