木材顺拉弹性模量测定方法的研究

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1、第19巷第4期南京林业大学学报Vol.19No.41995年12月JournalofNanjingForestryUniversityDec.1995木材顺拉弹性模量测定方法的研究一一加载速度的选择龚蒙徐永吉唐海波(南京林业大学本材工业学院南京210037)摘要研究丁木材顺纹~t拉弹性模量的测定才法.着重分析丁加载速度对木材顺纹抗拉弹性模量测定的影响。结果表明:(])可以采用应变计式引仲仅来测定木材顿纹抗拉弹性模量;(2)加载速度为1.0mm/min较为合理。关键词木材;顺纹抗拉弹性模量;测定才法:加载速度中

2、图分类号S781.23木材顺纹抗拉弹性模最是木材基本性能的重要指标。Fo四hi[']指出，在未来的木材工程设计中.要探讨木材在短周期内破坏的预估方法.特别是在复杂应力条件下，无疑要以己知木材弹性常数为前提。一些发达国家和地区都已制定了木材顺纹抗拉弹性模量的测试标准.如美国的ASTM-Dl43[2]、日本的JlS-2112及台湾省的CNS-458川等。然而.由于测试设备条件的限制，我国至今没有木材顺纹抗拉弹性模量测定的国家标准.1990年龚蒙在研究木材弹性性能时实测了水曲柳木材的顺纹抗拉弹性模量r~l填补了我国

3、的空白.国家木材标准技术委员会提出了制定"木材JI顶纹抗拉弹性模量测定方法"国家标准的要求，南京林业大学承担研究和起草这一标准的任务。本研究的目的在于探讨木材顺纹抗拉弹性模量的测定方法.选择合理的加载速度.为制定国家标准提出理论依据。11.式件与树种鉴于我国已有"木材)11贸纹抗拉强度试验方法"国家标准.同时也为了节省试材.消除试件尺寸的影响.并做到弹性模量和强度值育可比性.因此.本试验选用GB1938-91规定的试件尺寸，即利用木材)11页纹抗拉强度试件来测定木材顺纹抗拉弹性模量。已有木材顺纹抗拉弹性模茧测

4、定方法的其它国家也都如此。试验选用树种为竹柏(阳Iωγ叫111."1川qi)•这主要是因为竹柏材质均匀.是理想的试验材料。首先将原木加工成中心报.气干一年.然后加工成GB1938-91规定的标准试件。在正式试验前.收脑H期199411-05修改梢收到rJltIl1995-07I~第→价:拷问介:1专萦月.南京林业大学木材l~业学院讲师c现在加拿大lIniversityofN协助un~wickJ)(j主博士学位e---93-南京林业大学学报第19卷第4期随机抽取试件3--5个，测定其含水率.该批试件的平均含水率

5、为14.4%。由于试验时间和经费的限制，本次试验未进行其它类型木材的加载速度选择试验，在正式制订标准时准备适当增加阔叶材作验证试验。2试验2.1加载设备与应变测定接置利用日本产岛津十吨计算机数控式力学试验机加载，试验机加载精度为指定载荷的+0.75%.而Gß1928-91规定的示值误差为ζ土1%.满足国标要求。本试验实际满量程载荷取5000N，故加载精度为士37.5N0利用岛津力学试验机附件-一应变计式引伸仪(SG)直接测定试件的应变值，其测定精度为指定读数的土0.25%.完全满足国标规定。本试验所用SG的测

6、量标距为25mm，而实际满量程变形为2.5mm，故真测定精度为:f:O.00625mmo2.2加载速度的选用加载速度的大小直接路响到测定结果相试验时间。美国ASTM与日本JIS规定测定木材顺纹抗拉弹性模量的加载速度为Jmm/min.我国台湾省CNS规定为3mm/min.龚蒙在测定水曲柳木材顺纹抗拉弹性模盘时选用的速度为0.1mm/min刑。因此.本试验设定了5个不同的加载速度，即5.0、3.0、.0、0.5，0.]mm/min.以选择最合理的试验速度。2.3试验方法在距试件工作部位宽面中心各12.5mm处划

7、两条垂直于长轴的平行线.以便安装SG引伸仪。在试件有效部分中央测定其厚度和宽度.准确至O.1mm"将试{牛两端夹紧在试验机的钳口中，使试件宽面与钳口相接触.两端靠近弧形部分露出20........25mm，垂直地安装在试验中11.J二3将SG引伸仪安装在试件宽面的划线址，适当夹紧.然后取下保护器，准备试验。根据竹柏的抽样顺纹抗拉强度试验，取比例极限的1/4---1/3处作为测定弹性模量的上、下限荷载.本试验取500-1000N"在不同加载速度下，参考GBI936.2-91"木材抗弯弹性模茧测定方法.，反复作4

8、次拉伸试验，取后3次数值的平均值作为该试件的弹性模量值。2.4顺纹抗拉弹性模量的计算根据测定试件的应力与应变关系，由电子计算机自动计算并打印出弹性模茧的数值。敬据处理时，将弹性模茧的数值准确至10MPa。3结果与分析试验结果变异挽计见表I0不同加载速度的单因子方差分析见表20多因子1r差分析见表3。一般认为.110载速度越大.所测定的木材强度和模茧也越大ni。表2说明.在显著性水平O.05条件下，所