第19次课-力学性质-应力与应变、木材的粘弹性、塑性木材的强度和韧性

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1、第19次课授课时间：2006年4月30日（星期日）1、2节课程名称木材学年级木材科学与工程04专业层次本科教师罗蓓专业技术职务助教学时40授课题目（章、节）第八章木材的力学性质（应力与应变、木材的粘弹性、塑性木材的强度和韧性）基本教材参考用书《木质资源材料学》刘一星赵广杰主编中国林业出版社2004年8月第一版教学目的与要求：木材的力学性质是度量木材抵抗外力的能力，研究木材应力与应变有关的性质以及影响这些性质的因子，因此要求学生理解和掌握木材的弹性性能，木材的粘弹性能，通过对这部分知识系统的学习，能够使木材的力学性质得到充分的利用，使木材的性能得到极大改进。教学内容与时间安排：

2、1.木材的应力和应变。20min2.木材的蠕变。20min3.木材的松弛。10min4.木材的塑性。20min5.木材的强度。10min6.木材的韧性。10min7.木材的破坏。10min教学重点、难点：1.木材的应力—应变曲线。2.木材的蠕变曲线。3.木材的塑性变形。4.强度与韧性的区别。授课方法及手段：授课方法:以课堂讲授、自由提问和老师解答为教学方法，以及多媒体图片演示等手段相结合，着重在于引导。135第八章木材的力学性质木材力学主要探讨的是木材在外力作用下的机械性质，包括度量木材抵抗外力的能力，木材应力与变形的关系。木材是一种非均质的、各向异性的天然高分子材料，因此其

3、力学性质与其他均质材料有着明显的差异。比如：它所有的力学性质指标参数都会因其含水率的变化而产生很大程度的改变；木材还会表现出介于弹性体和非弹性体之间的粘弹性，会发生蠕变现象，并且其力学性质还会受到载荷时间和环境条件的影响。木材的力学性质主要包括：应力与应变、弹性、粘弹性（塑性和蠕变）、强度（抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、扭曲强度、冲击纫性等）、硬度、抗劈力以及耐磨性等。1、应力与应变图9—1应力-应变曲线1.1应力物体在受到外力时具有发生形变的趋势，其内部会产生相应的抵抗形变的力，称为内力，当物体处于平衡状态时，内力与外力大小相等，方向相反。应力就是指物体在外力作用

4、下单位面积上的内力。它的单位是：N/mm2（=MPa）1.2应变在外力作用下，物体单位长度上的尺寸或形状的变化称为应变。应变可用百分率（%）来表示，也可以作为一个无量纲的量。1.3应力与应变的关系P158的图9—1。纵轴表示试件受到的载荷，横轴表示试件的变形量。这根应力—应变曲线由从原点O开始的直线部分OA和连续的曲线部分ABC组成，曲线的终点C表示物体的破坏点，它能概括性的描述试件从受外力开始直到破坏时的力学行为。1351.3.1比例极限与永久变形（1）直线部分的上端点A对应的应力叫做比例极限应力，对应的应变叫做比例极限应变。（2）B点对应的应力叫做弹性极限应力，A点与B点

5、间不再是直线关系，但是应力在弹性极限以下时，其变形仍然是弹性的，一旦去除外力，试件的应变就会完全恢复，这样的应变叫做弹性应变。（3）应力一旦超过弹性极限，应力—应变曲线的斜率减少，应变显著增大，这时如果去除应力，应变不会完全恢复，其中一部分会永久残留，这样的应变叫做塑性应变或永久应变。1.3.2破坏应力与破坏应变随着应力进一步增加，在C点达到最大值，试件产生破坏。C点对应的最大应力叫做破坏应力或极限强度。与破坏应力对应的应变叫做破坏应变。1.3.3屈服应力有时，当应力值超过弹性极限值并保持一定或基本上一定，而应变急剧增大，这种现象叫做屈服。而使应变突然转为急剧增大的应力就叫做

6、屈服应力。（画图示意试件由弹性变形转变为直线屈服时的情况）木材受力以后的变形特性既不像真正的弹性材料，又不像真正的塑性材料，而属于既有弹性又有塑性的粘弹性材料。（但是在较小的应力范围和较短的加载时间内，木材的性能是十分接近于弹性材料的。）2、木材的粘弹性木材在长期载荷作用下，变形将逐渐增加，若载荷很小，经过一段时间后，变形就不再增加，但是当载荷超过某极限值时，变形会随着时间而增加，直至使木材破坏。所以，讨论木材的变形时，需对木材的弹性和粘性同时予以考虑，人们将木材这种同时体现弹性固体和粘性流体的综合特性称作粘弹性。蠕变和松弛是粘弹性的主要内容。它们会随着温度、载荷时间、加荷速

7、度和应变幅度等因素的影响而改变，其中温度和时间的影响尤为明显。1352.1木材的蠕变2.1.1蠕变的定义在恒定的应力下，木材的应变随时间的延长而逐渐增大的现象称为蠕变。提问：生活中有哪些例子是属于木材的蠕变的？（书架上的隔板因为放置着很多书，会慢慢被压弯，时间一长会出现明显的变形。又比如：房屋的木梁经过一定时间的使用后，它的形状也有所改变，尤其是在夏天，它的变形会更明显）这些现象都与木材的蠕变特性有关。2.1.2蠕变曲线木材作为高分子材料，在受到外力作用时，由于其粘弹性会产生3种变形：瞬时弹性变形、粘弹