馬尾松木材徑向與弦向抗彎性能及破壞特征的比較研究?

張婭梅 潘 彪 王 豐

木材是典型的非均質(zhì)材料，與一般鋼材、混凝土及石材等材料不同，木材屬生物材料，其構(gòu)造的各向異性導(dǎo)致其力學(xué)性能的各向異性。蔡則漠的早晚材緩變樹種杉木16個(gè)樣本的標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果表明，除橫紋抗壓強(qiáng)度外，弦向的抗彎強(qiáng)度、彈性模量、沖擊韌性、順紋抗剪強(qiáng)度及抗劈力均不同程度地高于徑向[1]。近年來許多學(xué)者開始將木材的解剖特征與其力學(xué)性能聯(lián)系起來，提出木材微觀構(gòu)造對木材力學(xué)性能的影響是造成這種差異的主要原因之一[2]。深入研究木材的破壞機(jī)理、木材構(gòu)造與其力學(xué)性能相互關(guān)系，對克服木材缺點(diǎn)具有重要的指導(dǎo)意義[3]。研究木材的斷裂過程是認(rèn)識木材破壞機(jī)理的一個(gè)主要方面，任寧等[4]采取了連續(xù)加載的方式，實(shí)時(shí)追蹤監(jiān)測木材斷裂過程，探討了木材微觀構(gòu)造與拉伸斷裂的關(guān)系。木材的破壞過程實(shí)際上就是木材中原有微裂紋的萌生、擴(kuò)展、貫通直到最后宏觀裂紋產(chǎn)生并導(dǎo)致木材細(xì)胞壁破裂[5]。由于裂紋以聲速在木材中擴(kuò)展[6]，直接監(jiān)測裂紋在木材中的擴(kuò)展較為困難，裂紋以不同方式擴(kuò)展，必然會在破壞面上留下不同形態(tài)。因此，利用掃描電鏡分析破壞面上裂紋擴(kuò)展時(shí)留下的殘痕，對破壞面進(jìn)行觀察是研究木材破壞過程的一種有效途徑[7]。

F.Thuvander等利用光學(xué)顯微鏡觀察到樟子松橫切面的拉伸斷裂主要源于細(xì)胞壁中間層的撕裂或剝離[8]。S.W.J. BOATRIGHT用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察南非松破壞面,研究表明試件中存在不可逆的細(xì)胞變形，包括脫粘，軸向扭曲和屈曲[9]。……