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木材各向異性是如何引起應力與變形的?


對于生產上用的木料來說,除了因含水率梯度所引起的應力外,還會發生因弦向干縮與徑向干縮的不同而引起的附加應力。這種應力變形與木材橫斷面上的年輪分布有關。通常徑切板幾乎不產生附加應力,雖然這種板材的徑向午縮和弦向干縮也有不同,但由于上下兩半是對稱的,在木料厚度的不同層次上干縮較均勻,不會引起不均勻的變形。但弦切板的外板面(靠近樹皮的面)接近于弦向,它的干縮大于接近徑向的內板面(距樹皮較遠的面),結果板材向外板面翹曲[見圖1-28(a)]。但實際干燥作業中,板材都堆積成材堆,由于材堆及頂部壓塊的質量,使板材產生附加的應力以抑制其翹曲。這樣板材的外板面就產生附加的拉應力,而內板面產生附加的壓應力。這種附加的應力與含水率梯度無關。但板材外板面的這種拉應力與木材中含水率不均勻引起的拉應力相疊加,很容易超過木材的橫紋抗拉強度,引起外板面開裂。


 圖1-28木材各向異性引起的變形


圖1-28木材各向異性引起的變形

 

徑級大的原木或有髓心的方材干燥時,圓周方向(接近弦向)的干縮大于半徑方向的干縮,結果在表層區域產生附加的拉應力,中心區域產生附加的壓應力(這種應力與含水率分布無關)。在干燥初期,表層的這種附加拉應力與含水率不均勻引起的拉應力相疊加,使得表層的拉應力很大,若超過木材的橫紋抗拉強度,就會引起徑裂

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