木材微观构造对受载断裂的影响方式研究

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1、摘要为了能从微观尺度上揭示木材的断裂过程，为木材安全应用提供设计依据，本文探讨了木材微观构造对受载断裂的影响方式。本实验分别对红松、山杨、核桃楸和黄波罗进行LR、LT微拉伸和弯曲实验，采用对木材进行预置切口的方法，控制试件的规格和加载速度，实现了利用环境扫描电子显微镜(ESEM)对木材断裂过程的实时监测。通过断裂影像和应力应变曲线分析，实现了不同断裂模式下断裂路径的分析与预测，能够根据木材构造特点判断断口形态和裂纹的发展趋势，如直线型，z字型和弧形等；分析了导管、纺锤形木射线、早晚材边界、木纤维、木射线和轴向管胞等木材构造分子对木

2、材受载断裂的影响方式。在裂纹扩展过程中，胞间层问的破坏比横穿细胞壁容易的多，导管、早晚材边界和纺锤形木射线均对裂纹扩展起到延迟的作用，裂纹有时会改变原先的扩展方向，顺着这些组织的边缘处进行延展，严重时会造成试件横向劈裂；当导管处于拉伸试件的切口附近或弯曲试件受拉端表层部位时，在初始荷载作用下，导管壁就会出现微裂纹；导管壁上的纹孔由于微纤丝的排列方向发生改变，微纤丝绕过纹孔口而排列，所以在木材断裂时，裂纹会沿着纹孔的边缘扩展，纹孔常呈现出完整形态；裂纹扩展到一组木射线时，在这组外缘断裂的机会要比在木射线内部大的多；由于木纤维的强度较

3、高，除了在切口尖端以及强力作用下，很少形成垂直纤维的直线形断裂。在裂纹扩展的惯性作用下，在纤维和导管『日J容易出现弧形裂纹。关键词木材；微观构造；拉伸；弯曲：ESEMAbstractThispaperdiscussedtheinfluenceofwoodmicrostructuretothefracture．Itcoulddiscoverthewoodfractureprocessinthemicrocosmiclevelandsupplythedesignbasisforwoodusesecurity．Pine，popular，

4、ManchurianWalnutandAmurcork-treeweretestedinthetensileandbendingexperimentswimtheLRandLTfracturemode．Itutilizedthein-situobservationofwoodfractureprocessinESEMbypresettinganotch,adjustingthespecificationsofspecimenandloadspeed．CrackpropagationWasanalyzedbythecorrespon

5、dinganalysisofthefractureimagesandstress·straincurve．Thecrackdevelopmenttrendingandtheshapeofcracksuchasline，curvedandzig-zagcouldbeestimatedaccordingtothewoodstructuretraits．Theinfluencesofthevessel，spindlyray，theborderofearlywoodandlatewood，woodfiber，woodrayandtrach

6、eidtothefracturewerealsoresearched．Inthecrackpropagationprocesstheintracelhilarlevelofforceshouldbesignificantlylessthanthecellwall．Thevessel，borderofearlywoodandlatewoodandspindlyrayalwaysdelayedthecrackpropagation。Sometimesthepathcoulddeviatefromoriginaldirection．Th

7、ecrackwouldbepropagatedalongtheedgeofthewoodmicrostracture．Thespecimensometimescouldbesplittedintotwoparts．ThevesselwallwaseasytoengendermicrocracksintheprimaryloadwhileitWaslocatednearthenotchorthesurfacelayerofthetensilepart．Becausethemicro．fibersgrewaroundthepit，th

8、ecrackalwaysturnedaroundthepitandtheintegratedpitcouldbeseenafterthefracture．ThefracturealongtheouteredgeofthewoodraygroupWa