木材的力学性能｜ 刚度、脆性、韧性和塑性【批木网】
发布时间: 2015年12月18日 15:46:00
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【刚度】
物体受外力作用时保持其原来形状和大小的能力，称为刚性。木材具有较高的刚度－密度比，故适用于建筑材料。
【脆性】
材料在破坏之前无明显变形的性质，称为脆性。脆性材料的破坏强度低于正常木材，其破坏面垂直或近于垂直木材纹理，破坏面平整，骤然破坏无预兆。脆性材料的破坏（A）与正常木材的拉伸撕裂破坏（B）面完全不一样，如图。脆性产生的原因不一，树木生长不良、遗传、生长应力、木材的缺陷和腐朽均可导致木材的脆性。脆性木材较正常木材的重量轻，细胞壁物质即纤维素的含量低。通常针叶树材生长轮特别宽，阔叶树材生长轮特别窄的木材，易形成脆性木材。
【韧性】
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短期应力的能力，其单位为kJ/m2。木材的韧性与木材的抗冲击性和抗劈性密切相关，韧性大的木材其抗冲击性和抗劈性也佳，所以木材的韧性可用木材的抗冲击性和抗劈性来表示。韧性木材与脆性木材相反，其破坏面呈纤维状，破坏前多有征兆。
【塑性】
物体受外力作用产生变形，当外力解除后能保持变形后形状的性质，称为塑性。木材不是完全的弹性材料，仅在一定限度内具有弹性。木材之所以具有永久变形，是由于木材具有塑性的缘故。
木材塑性大小与温度、含水率、树种和树龄有一定的关系。木材是以纤维素、半纤维素、木素等主要成份组成的高分子材料，其性质既具有弹性，也具有热塑性。木素是热塑性物质，全干状态下其热软化点在为127~193℃之间；而在湿润状态下则显著降低到77~128℃之间。半纤维素由于吸着水的存在，其软化点的降低和木素有着相似的情况。骨架物质纤维素，其热的软化点大于232℃，它的结晶性不受水分的影响，但其玻璃态转化点随含水率的增加而降低。可见木材塑性受温度和含水率的影响很大。温度在0℃以上，木材的塑性随含水率的增加而增大，特别是当温度升高和含水率增加的情况下，木材的塑性则更大。
气干状态下，木材塑性变形小，这与木材细胞壁构造有关。木材细胞壁是以纤维素所组成的微纤丝为骨架，它埋在由木素和半纤维素所组成的基体之中。在气干状态下，这种骨架体系对抵抗外力作用非常有效，抗变形能力强。因此在木材顺纹拉伸断裂时几乎不显塑性。但若能给予基体物质可塑性时，如水热处理，微纤丝就很易产生变形，木材的塑性就能显著提高。
木材加工生产中，压缩木、弯曲木和人造板成型加工时就是利用木材的塑性性质，产生永久变形。不同树种和不同树龄的木材，其塑性多少有点变化。栎木、白蜡木、榆木、水曲柳等木材在水热作用下，可塑性明显增强，特别适合加工弯曲木构件。
微波加热作木材弯曲处理时，基体物质塑化，变形可增加到原弹性变形的30倍，并在压缩侧不出现微细组织的破坏，能产生连续而又平滑的显著变形，保证弯曲质量，这也是木材塑性加工利用中一个很好的例证。
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