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影響木材干燥應(yīng)力與應(yīng)變得出的結(jié)論！
來源:
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作者:pmtaf6c66
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發(fā)布時間: 2019-01-11
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干燥過程中，不考慮木材干縮的各向異性
干燥過程中，不考慮木材干縮的各向異性，并假定僅在木材厚度上發(fā)生水分移動，則厚度上含水率分布、應(yīng)力與變形的變化可按四個階段分析：
a.干燥初始尚未產(chǎn)生應(yīng)力的階段。此階段中盡管表層含水率低，厚度上含水率分布不均，但都在纖維飽和點(diǎn)之上，不產(chǎn)生干縮，因而不產(chǎn)生應(yīng)力。
b.干燥初期，應(yīng)力外拉內(nèi)壓階段。干燥過程開始后，木材表面自由水先蒸發(fā)，經(jīng)過一段較短時間(取決于干燥介質(zhì)的溫度和相對濕度)后，表層含水率降到纖維飽和點(diǎn)之下，斷面上含水率梯度增大、且出現(xiàn)“濕線”，“濕線”以外區(qū)域降到纖維飽和點(diǎn)以下，以內(nèi)區(qū)域仍高于纖維飽和點(diǎn)。隨著干燥的進(jìn)行，“濕線”不斷向內(nèi)移動。
木材表層因含水率在纖維飽和點(diǎn)以下，所以要產(chǎn)生干縮，但內(nèi)部各層含水率高于纖維飽和點(diǎn)、尺寸不變，因而牽制表層的干縮，故表層因該牽制受拉應(yīng)力，內(nèi)部則同時受壓應(yīng)力。又因?yàn)楦稍锍跗谀静臋M斷面上，含水率降到纖維飽和點(diǎn)以下的區(qū)域較薄，相應(yīng)受拉應(yīng)力的區(qū)域較小，而受壓應(yīng)力的區(qū)域較大，且總拉力與總壓力相平衡，所以，內(nèi)部單位面積上的壓應(yīng)力較小，而表層單位面積上的拉應(yīng)力相當(dāng)大，且很快發(fā)展、達(dá)到最大拉應(yīng)力，當(dāng)該應(yīng)力大于表層抗拉強(qiáng)度極限時，即產(chǎn)生裂紋。這也是干燥初期易產(chǎn)生表裂的主要原因。
由于木材是彈性-塑性體，當(dāng)表層拉應(yīng)力超過其比例極限時，就會產(chǎn)生塑性變形，或拉應(yīng)力雖沒超過比例極限，但受力時間長會產(chǎn)生蠕變，從而產(chǎn)生塑化固定。
隨著干燥過程的進(jìn)行，“濕線”不斷內(nèi)移，即表層以內(nèi)的一些區(qū)域也逐漸降到纖維飽和點(diǎn)之下，受拉應(yīng)力的區(qū)域逐漸擴(kuò)大，而內(nèi)部在纖維飽和點(diǎn)以上的受壓應(yīng)力作用的區(qū)域則逐漸減小。因此，表層單位面積上的拉應(yīng)力逐漸減小，而內(nèi)部單位面積上的壓應(yīng)力逐漸增大，并達(dá)到最大值，但內(nèi)層壓應(yīng)力發(fā)展較慢。
c.干燥中期，內(nèi)外應(yīng)力暫時平衡階段。該階段表層由于嚴(yán)重的拉伸塑化固定，產(chǎn)生受限干縮，表層的梳齒長度比自由干縮應(yīng)該達(dá)到的尺寸長。由于其屬自由干縮或因壓縮塑性變形而使其尺寸逐漸接近并暫時等于外層尺寸，這時木材中的內(nèi)外層的應(yīng)力暫時平衡。
a.干燥初始尚未產(chǎn)生應(yīng)力的階段。此階段中盡管表層含水率低，厚度上含水率分布不均，但都在纖維飽和點(diǎn)之上，不產(chǎn)生干縮，因而不產(chǎn)生應(yīng)力。
b.干燥初期，應(yīng)力外拉內(nèi)壓階段。干燥過程開始后，木材表面自由水先蒸發(fā)，經(jīng)過一段較短時間(取決于干燥介質(zhì)的溫度和相對濕度)后，表層含水率降到纖維飽和點(diǎn)之下，斷面上含水率梯度增大、且出現(xiàn)“濕線”，“濕線”以外區(qū)域降到纖維飽和點(diǎn)以下，以內(nèi)區(qū)域仍高于纖維飽和點(diǎn)。隨著干燥的進(jìn)行，“濕線”不斷向內(nèi)移動。
木材表層因含水率在纖維飽和點(diǎn)以下，所以要產(chǎn)生干縮，但內(nèi)部各層含水率高于纖維飽和點(diǎn)、尺寸不變，因而牽制表層的干縮，故表層因該牽制受拉應(yīng)力，內(nèi)部則同時受壓應(yīng)力。又因?yàn)楦稍锍跗谀静臋M斷面上，含水率降到纖維飽和點(diǎn)以下的區(qū)域較薄，相應(yīng)受拉應(yīng)力的區(qū)域較小，而受壓應(yīng)力的區(qū)域較大，且總拉力與總壓力相平衡，所以，內(nèi)部單位面積上的壓應(yīng)力較小，而表層單位面積上的拉應(yīng)力相當(dāng)大，且很快發(fā)展、達(dá)到最大拉應(yīng)力，當(dāng)該應(yīng)力大于表層抗拉強(qiáng)度極限時，即產(chǎn)生裂紋。這也是干燥初期易產(chǎn)生表裂的主要原因。
由于木材是彈性-塑性體，當(dāng)表層拉應(yīng)力超過其比例極限時，就會產(chǎn)生塑性變形，或拉應(yīng)力雖沒超過比例極限，但受力時間長會產(chǎn)生蠕變，從而產(chǎn)生塑化固定。
隨著干燥過程的進(jìn)行，“濕線”不斷內(nèi)移，即表層以內(nèi)的一些區(qū)域也逐漸降到纖維飽和點(diǎn)之下，受拉應(yīng)力的區(qū)域逐漸擴(kuò)大，而內(nèi)部在纖維飽和點(diǎn)以上的受壓應(yīng)力作用的區(qū)域則逐漸減小。因此，表層單位面積上的拉應(yīng)力逐漸減小，而內(nèi)部單位面積上的壓應(yīng)力逐漸增大，并達(dá)到最大值，但內(nèi)層壓應(yīng)力發(fā)展較慢。
c.干燥中期，內(nèi)外應(yīng)力暫時平衡階段。該階段表層由于嚴(yán)重的拉伸塑化固定，產(chǎn)生受限干縮，表層的梳齒長度比自由干縮應(yīng)該達(dá)到的尺寸長。由于其屬自由干縮或因壓縮塑性變形而使其尺寸逐漸接近并暫時等于外層尺寸，這時木材中的內(nèi)外層的應(yīng)力暫時平衡。
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