木材横纹、顺纹压缩性能的一个简要定性实验摘要：木材是我们生活中一种使用最广泛、最常见的材料，了解影响木材压缩性能的一些因素和机制，有利于合理地利用木材资源，环境保护以及提高木材使用的经济效益。本文用两块取自横纹和顺纹两个不同方向的木块的压缩试验结果做了一个对比，简要分析了不同构造的木材其不同的压缩力学性能，得到了两个不同方向的应力-应变特性曲线，证实了木材的各向异性和多孔性。关键词：木材各向异性；多孔材料；横纹方向;顺纹方向；大变形压缩引言：我国森林覆盖率较低，木材资源较为匮乏，研究木材的压缩特性有助于让不同性能的木材各尽其用，节约成本。生活中，人们对木材这种材料有着非常感性的认识，比如“劈柴沿着顺纹方向比较轻松”、“砍树要比劈柴费劲得多”。事实上，木材是一种极为特殊的各向异性多孔材料，作为一种天然的复合材料，在外加载荷作用下有着非常复杂的力学特性。木材微观上由许多含有空腔的细胞所组成。其中近于沿树干主轴方向排列者占绝大多数，该方向称为轴向或顺纹方向；而与树干主轴相垂直的方向，包括径向、弦向、半弦向等，统称为横纹方向。图1：木材的微观多孔结构本文记录的实验先对两块顺纹和横纹的木块进行了宏观力学参数的测量，比如抗压强度，杨氏模量。紧接着，通过对木材微观结构的分析，对木材的破坏机理进行了初步的定性解释。1.实验目的1o学习了解各向异性材料的力学性能极其测试方法2o测量木材横纹和顺纹压缩弹性模量和抗压强度2.实验方案2.1使用设备WDW－3050电子万能试验机、光学引申计、计算机、游标卡尺、直尺、横纹木材试件、顺纹木材试件各一件。2.2试样图2：试验木块示意图实验所用的木块如图2所示，第一块木块为顺纹压缩，第二块为横纹压缩。2.3实验原理2.3.1木材的微观组成木材由纤维素、半纤维素和木质素三大组分构成。组成木材细胞壁的主要化学成分，按其物理作用可分为3类：骨架物质、基体物质和结壳物质。有人形象的将骨架物质、基体物质、结壳物质分别比作钢筋、沙石、水泥。骨架物质：以纤维素的微纤丝状态存在于细胞壁中，赋予细胞拉压强度。纤维素为线形、长的大分子结构，其分子链不是笔直成线，而是具有一定程度的卷曲，这就决定了纤维素具有可以伸缩的弹性性能。纤维素作为木材的骨架结构元素，其含量主要影响木材的刚度。基体物质：指半纤维素和其它碳水化合物。渗透于骨架物质，增加细胞的刚性。结壳物质：指木质素，遍布于细胞壁之中，使细胞获得硬度。2.3.2国标规定的计算方法实验方法参照国标GB-T15777-1995所述木材顺纹抗压弹性模量测定方法和GB-T1943-2009所述木材横纹抗压弹性模量测定方法。具体计算见附录。2.4实验步骤1o测量试样原始尺寸：用游标卡尺测量试件基本尺寸，如标记段原始长度，宽度，厚度，多测几次取平均。由于要使用光学引伸计，应该用快干墨水或带色涂料标出两个标记点。2o试验机准备：预先开动试验机，确定试验机工作正常。打开相机，确认图像可以正常采集。3o安装试样：手持试件安放在下压平台，使用面板的上下控制键控制压头轻微压紧木块，使试样的纵轴与试验机的加载轴基本保持平行。4o设定实验方案：再次检查试验机工作状态，调整相机位置，保证图像采集。5o进行试验：以预先设定的加载速度连续加载至试样破坏，记录破坏荷载和试样破坏的最大位移。6o试样断后尺寸测定：取出试样断体，观察断口情况。然后将试样在断裂处紧密对接在一起，并尽量使其轴线处于同一直线上，测量试样断后标距L（可直接用游标卡尺测量标距两端点的距离）。7o归整实验设备结束试验：完成全部测量后，将所使用的仪器设备全部复原，并将试验数据记录拷入U盘，关闭试验机。3实验结果及分析3.1试验数据记录拉伸方向原始尺寸（中部）/mm3原始截面积（中部）/mm2顺纹60.0020.0219.96399.60横纹60.0020.1219.90400.393.2数据处理拉伸方向抗拉强度b/MPa弹性模量E/GPa顺纹496.06横纹390.773.3过程分析3.3.1破坏过程及特征加载初期试件外观等没有明显变化，随着载荷加大，当加载到试件的极限荷载时木块开始破坏，明显开始倾斜，并且逐渐开裂。图3所示为顺纹压缩木块最后的破坏结果。图3：顺...
