木材压缩吸能特性的尺寸与形状效应

作者：孔静; 吕文华^*; 徐诗雨; 杨志一

来源：北京林业大学学报, 2023, 45(11): 152-160.

• 准静态大变形压缩
• 木材压缩
• 应力–应变曲线
• 尺寸效应
• 形状效应
• 吸能特性

【目的】解析试样尺寸和形状对木材压缩吸能特性的影响，指导木材压缩吸能特性的科学测试和评价。【方法】通过准静态大变形压缩试验，分别考察了毛白杨、杉木、泡桐和轻木4种木材，在不同截面尺寸（20 mm×20 mm、50 mm×50 mm）、不同截面形状（圆形Φ20 mm、方形20 mm×20 mm）下的压缩力学响应和吸能特性，并通过t检验分析其差异显著性。【结果】（1）木材“三段式”压缩应力–应变曲线不受试样尺寸和形状影响。（2）木材顺纹压缩破坏强度尺寸效应显著，强度随试样尺寸增大而减小，泡桐和轻木的顺纹压缩强度由小尺寸试样的30.94和14.56 MPa，分别减小至大尺寸试样的26.06和13.37 MPa，尺寸效应系数分别为0.84和0.92；木材横纹压缩强度、顺纹和横纹的破坏特征与吸能特性无明显尺寸效应。（3）木材顺纹压缩强度形状效应显著，圆形试样强度低于方形试样，形状效应系数为0.88～0.93；木材压缩破坏特征和吸能特性的形状效应与树种特性相关，杉木、泡桐和轻木的破坏模式以及吸能特性均不受形状影响；毛白杨吸能性能形状效应显著，圆形试样吸能性能优于方形试样。（4）木材密度越大，其尺寸和形状效应越明显。【结论】低密度轻软木材的吸能特性无尺寸和形状效应，建议采用取材易、加工简便、耗材少、成本低的小尺寸方形试样进行压缩吸能测评。

• 单位
  中国林业科学研究院木材工业研究所