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木箱包装单轴应力下木材的破坏特点

发布时间:2020-3-7 11:15:03
木箱包装单轴应力下木材的破坏特点
①顺纹压缩。外力施加方向与木材纹理方向平行的压缩称顺纹压缩。
顺纹压缩破坏的宏观表现为在木材顺纹压缩破坏的试件上,可见的连续破坏线总出现 在弦面,说明木材刚性径面大于弦面。因木射线在径面起骨架和支撑作用;此外微纤丝在 胞壁径面与木射线相交,产生了局部扭转,对剪切方向也有影响。破坏线与主轴的倾角常 取决于木材密度,密度大者,倾角小。破坏形状决定于木材含水率和硬度等因素。湿材和 软材以端部压溃为常见。干的木材常在未发生明显扭曲之前,因劈裂而破坏。
顺纹压缩破坏由显微镜可观察到有3个阶段:首先在胞壁上会产生单一错位的裂纹状 细线,称滑移线或滑移面。而后滑移面彼此相连而形成称微观压缩皱纹的综合横带,这两 个阶段属初期破坏。在低于破坏载荷的25%应力的水平下已开始产生微纤丝错位,这种错 位使木材纤维缩短,属永久的塑性变形。木材纤维与木射线接触部位易产生错位,错位所 产生的滑移面与胞壁主轴一般呈50° ~70 °角。继初期破坏之后,木材纤维会产生扭曲。 扭曲是木材纤维受力后弯曲而偏离原轴线,但纤维间仍保持彼此平行。它是木材受压破坏 后厚壁细胞的特征。到破坏后期,早材细胞常发生扭曲,以适应木材破坏的外形。
②横纹压缩。外力施加方向与木材纹理方向垂直的压缩称为横纹压缩。
木材横纹压缩可分为局部受压和全部受压。前者抗压强度高于后者。铁轨架在枕木上 属局部受压,胶合板制造的加压属全部受压。木材横纹抗压结果是用比例极限值,或用试 件厚度2. 5%压缩率时的应力值来表示。
横纹压缩破坏的宏观表现首先是纤维受压变紧密。局部横压时,乘压板凹陷人木材, 上部的纤维破坏,较内部的纤维未受影响。当荷载继续增加时,试样未受压的端部会突 出,或呈水平劈裂。试样突出部分增加了直接荷载下的木材强度。
横纹压缩破坏的微观表现是木材横压时,细胞的横断面变形,若施加的压缩荷载为足 够大时,这种变形将继续扩大,直至荷载超过木材的弹性极限后,木材外部纤维及其邻近 纤维溃坏,并变得紧密,产生永久变形。外部纤维破坏最大,也最紧密。横压试件由外向 内纤维遭受的破坏和被压程度也依次变小。木材这种重新分配应力和吸收能量的能力,对 于用木材做承重垫板,特别是木结构的节点联结处尤为重要。
③顺纹拉伸。木材顺纹拉伸破坏主要是纵向撕裂和微纤丝间的剪切。因微纤丝纵向的 结合非常牢固,所以顺拉破坏时的变形很小,通常应变值小于1% ~3%,而强度值却很 高。即使在这种情况下,微纤丝本身的拉伸强度也未充分发挥。因为木材顺纹剪切强度特 别低,通常只有顺拉强度的6% ~ 10%,顺纹拉伸时,微纤丝间的撕裂破坏是微纤丝间的 滑移所致,其破坏断面常呈锯齿状或细裂片状和针状撕裂。其断面形状的不规则程度,取 决于木材顺拉强度和剪切强度之比值。一般健全材该比值较大,破坏常在强度弱的部位剪 切开,破坏断面不平整,呈锯齿状。而腐朽材和热带脆心材,两者比值较小,且由于腐朽 所产生的酸质使纤维素解聚,对大气湿度敏感性增加,这两个因素大大削弱了木材的顺拉 强度,微纤丝很少出现滑移现象,而造成拉断破坏,断面处常较为平整。
横纹拉伸。木材径向受拉时,除木射线细胞的微纤丝受轴向拉伸外,其余细胞的微 纤丝都受垂直方向的拉伸,组成木材细胞一系列链状分子受横拉应力时会发生扭曲。由于 木射线组织体积百分比较小,故木材横向拉伸强度远远小于顺纹拉伸强度。
⑤顺纹剪切。木材顺纹剪切的破坏特点是木材纤维在平行于纹理方向发生了相互滑 移。顺纹剪切又有弦面和径面之分:剪切面平行于年轮的弦面剪切破坏常出现于早材部 分,在早材和晚材交界处滑行,破坏表面较光滑,但略有起伏,面上带有细丝状木毛;剪 切面垂直于年轮的径面剪切破坏表面较粗糖,不均匀而无明显木毛。在扩大镜下,早材的 一些星散区域上带有细木毛。
 
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