木材属性介绍

木材的力学性质 木材的力学性质

1. 抗压强度

木材受到外界压力时，抵抗压缩变形破坏的能力，称为抗压强度。其单位为 Pa。

通常分为顺纹与横纹两种抗压强度。

（1） 顺纹抗压强度，外部机械力与木材纤维方向平行时的抗压强度， 称为顺纹抗压强度。由于顺

纹抗压强度变化小，容易测定，所以常以顺纹抗压强 度来表示木材的力学性质。一般木材顺纹可承受（30〜79） *106Pa的压力。其 计算公式如下：

Dw=P/ab

式中D -一含水率为 W制，木材的顺纹抗压强度（Pa）,

P 式样最大载荷（N）,

a,b 试样的厚度和宽度（M）

（2） 横纹抗压强度：外部机械力与木材纤维方向互相垂直时的抗压强度， 横纹抗压强度。

称为

由于木材主要是由许多管状细胞组成， 当木材横纹受压时，这些管状细胞很容易 被压扁。所以木材的横纹抗压极限强度比顺纹抗压极限强度低。 但是，横纹受压 的面积往往较大，所以破坏时的载荷也相应大些，其公式如下：

dw=P/ab

式中D -一含水率为 W制，木材的横纹抗压强度（Pa）,

P 式样最大载荷（N）,

a,b 试样的厚度和宽度（M）

由于横纹压力测试较困难，所以我们常以顺纹抗压强度的白分比来估计横纹抗 压强度。但树种不同，比例也不同。一般针叶树材横纹抗压极限强度为顺纹的 10%阔叶树材的横纹抗压极限强度为顺纹的

15〜20%

2抗拉强度

木材受外加拉力时，抵抗拉伸变形破坏的能力，称为抗拉强度。它分为顺纹和横 纹两种抗拉强度。

（1） 顺纹抗拉强度；即外部机械拉力与木材纤维方向相互平行时的抗 拉强度。木材的顺纹抗拉强

度是所有强度中最大的，各种树种平均为 117.6*106Pa

（2） 横纹抗拉强度：即外部机械拉力与木材纤维方向相互垂直时的抗 拉强度。木材的顺纹抗拉强

度。木材横纹抗拉极限强度远较顺纹抗拉极限强度低， 一般只有顺纹抗拉强度的1/10〜1/40。这是因为木材纤维这间横向联系脆弱， 容易被拉开。因此，家具结构上应避免产生横纹拉力

3抗剪强度

使木材的相邻两部分产生相对位移的外力，称为剪力。木材抵抗剪力破坏的能力， 称为抗剪强度。

由于剪力的作用方向不同，故可将其分为顺纹剪切，横纹剪切和截纹切断三种。

木材的抗剪强度也可以相应地分为： 顺纹剪切强度，横纹剪切强度和截纹切断强 度三种。

（1） 顺纹抗剪强度：剪力方向和剪切平面均与木材纤维方向平行时的 抗剪强度，叫做顺纹抗剪强

度。木材在顺纹剪切时，绝大部分纤维本身不被破坏， 仅破坏受剪面上的纤维联结部分。 所以，木材的顺纹抗剪强度小，一般只有顺纹 抗压强度的15〜30%若木材本身存在裂纹时，则抗剪强度就更低。相反，若受

剪区有斜纹或节子等，反而可以增大抗剪强度。顺纹抗剪极限强度计算公式如下：

Cw=P/ab

式中D -一含水率为W制，木材顺纹抗剪极限强度（Pa）, P 式样最大载荷（N）,

a,b 试样的厚度和宽度（M）

（2） 横纹抗剪强度：剪力方向和剪切平面均与木材纤维方向垂直，而剪切

面与木材纤维方向平行时抗剪强度，叫做横纹抗剪强度。木材的横纹抗剪极限强 度很低。只有顺纹抗剪极限强度的一半左右。

（3） 截纹抗剪强度：剪力方向和剪切面都与木材纤维方向垂直时的抗剪强

度。在抗剪强度中，材的截纹抗剪极限强度最大，约为顺纹抗剪极限强度的 3

倍。

在实际应用中，很少出现纯粹的截纹剪断情况。 在横纹剪切的情况中，也常是木 材先受压变形，然后才发生错动。所以，计算横纹抗剪强度的实际意义不大。我 们通常说的木材的抗剪强度是指木材的顺纹抗剪强度。

4静力抗弯强度

有一定跨度的木材，受到垂直于木材纤维方向的外力作用时后， 会产生弯曲变形。 木材抵抗上述弯曲变形破坏的能力，称为木材的抗变强度。

如果外力的施加速度是缓慢，均匀的，则可称之为静力。我们把在静力作用下木 材的抗弯极限强度称为木材的静力弯曲极限强度。其计算公式如下：

Bw=3Pl/bh2

式中B -一含水率为W制，静力弯曲极限强度（Pa） P——试样最大载荷（N） L——支座间跨距（m b——试样高度（m

静力弯曲与顺纹抗压一样，是木材力学性质中极其重要的一种强度指标。我们把

木材的静曲极限强度与顺纹抗压极限强度两者之和称为木材的力学特性。 木材的

力学特性可分为三等： 弱：＜110*106 Pa

中：＜ （110〜170） *106 Pa

强：＞ 170*106 Pa

5硬度

木材的硬度是指木材抵抗其他刚体压入的能力，单位是N/m2或Pa木材硬度的 大小与木材的切削，磨损等有密切关系。硬度大的木材耐磨，但不易刨削，锯削。 所以加工坚硬的木材时，必须选择适宜的刀具和切削速度。

同一块木材，其硬度是端面最大，弦面次之，径面最小，实际上径面和弦面相 差不大，在生产中也没有大的区分。根据木材端面硬度的大小，木材的软硬程度 可分为六级：

其软：20*106 Pa

软：（20 〜35） *106 Pa

略软：（35〜50） *106 Pa

略硬：（50〜65） *106 Pa

硬：（65 〜100） *106 Pa

其硬：（＞ 100） *106 Pa

6木材的许用应力和安全系数

木材的强度是以木材的极限强度来表示的， 其意义是：当外力达到此值时，木材

就会被破坏。同时，木材极限强度的测定是在实验室里进行的， 采用小而无疵病

的标准试件在一定的静力条件下求得。 但是，在实际应用中，必须考虑各种附加

因素的影响。所以，极限强度的数值不能直接作为设计工作的依据， 而要打上一

个综合了各方面因素的折扣，才能用于实用计算。这个所打折扣的数值叫做安全 系数，用K表示。把木材的极限强度除以安全系数，得到的数值我们称为木材的 许用应力，用〔a〕表示。〔a〕是进行设计工作，实用计算的依据。

关系式：许用应力=ft限强度/安全系数=Bw/K=〔a〕或安全系数=极限强度/安全 系数=Bw/〔a〕=K

由于木材组织的不均匀性和各种缺陷， 疵病及其他因素的影响，木材的安全系数 要比金届材料的安全系数大得多，一般取 3.5〜6。

当有了许用应力〔a〕后，我们就可以对具体的家具结构进行强度校核了。若研 究对象截面上的实际应力a小于许用应力〔a〕，则说明构件安全，反之，如截 面上的实际应力a大于许用应力〔a〕，则表示构件不安全，在正常的使用中可 能会被破坏。同样，当我们知道了最大外载荷 Pma液许用应力〔a〕时，我们也 可以计算出某一构件的截面积至少需要多大。