木材主要力學性質徑向變化的研究現狀

木材主要力學性質一般包括抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度、抗沖擊韌性、抗剪切強度和扭曲強度、硬度和握釘力等。這些力學性能隨作用力方向與木材紋理夾角不同而差別很大。因此在研究這些力學性能時，應很明確是徑向還是軸向。且它們在不同方向上的變化趨勢亦可單獨研究，現就木材主要力學性質在徑向變化做一分析。

木材主要力學性質在徑向的變化趨勢大致結論相似，也有的學者有不同的觀點。Herajarvi(2004)對彈性模量(MOE)和抗彎強度(MOR)在徑向變化進行研究，分別測試不同樹高和離髓心不同距離的試樣，認為MOE和MOR從髓心向外都有明顯的增大，且它們之間呈線性關系。含水率和木材密度對這些力學性質皆有影響，Smulski(1991)認為含水率為12%時，水分與MOR間的相關性明顯大于其與MOE間的相關性。Zhang(1997)則發現含水率在12%時，MOE與水分的關系在環孔材中顯的更為明顯。

Hernandez等(1998)對10種樹齡28~29年的無性系歐美楊進行研究，發現不同力學性質在不同的無性系間相差甚大，而株間差異一般不明顯，動態柔度系數靠近髓心最小，增加到在木材徑向1/3處達最大值后又向外逐漸減少，且MOR和MOE在徑向上成熟材大于幼齡材。則謨(1996)認為弦向抗彎強度及彈性模量有徑向增大的趨勢。Via等(2003)認為徑向髓心MOR和MOE用近紅外檢測關系不明顯。Liu和Ross(2005)對木材的徑向壓縮進行了研究，他們通過某些轉換規則用橫紋剪切模量模型去預測徑向抗壓彈性模量。Schniewind(1979)在20世紀70年代也做了研究，他認為紋理斜度為0°時其變異最高也可能達到8.96%。
徑向木材力學性質不僅與樹種、紋理有關，還與木材密度直接相關，故學者在研究木材力學性質徑向變化時，也研究密度在徑向上的變異。駱秀琴(1997)研究杉木力學性質和密度株內變異時，指出徑向抗彎強度、抗彎彈性模量、順紋抗壓強度及密度均南北向略高于東西向；Zobel和van Buijtenen(1989)認為散孔材徑向生長對木材密度并沒有直接影響，也有人認為這會降低木材密度。密度在徑向上變化趨勢的研究多與生長輪寬度結合起來，如Gartner等(2005)、Briggs(1995)、Zobel和Buijtenen(1989)。

對木材橫紋抗壓的研究出現較早，且木材學者已經總結出橫紋抗壓會產生三階段，即第一階段是早材的彈性期、第二階段是早材損壞過程、第三階段是晚材的彈性期(成俊卿，1985)。Bodig(1965)提出木材空間支柱假設，認為早材和晚材平行于木材軸向支柱層層交接而成，并且載荷從表面經過傳遞到內部，徑向壓縮時，大部分載荷被致密的晚材承擔，而早材主要起支撐晚材的作用；他還成功地把該理論用到木材徑向壓縮破壞實驗中；Kennedy(1962)曾經也把這個理論用于木材徑向壓縮研究，他認為徑向早、晚材層層密切聯結地排列，在受載荷時，每一層受到相同的力，但晚材變形比早材少得多，且最初的破壞發生在最弱的早材上，而后破壞逐漸擴散到早材和早晚材交界處直至到晚材。在徑向壓縮時，影響木材力學性質的因子頗多，Bodig(1965，1966)、Kobayashi(1962)認為試件尺寸影響測試結果，因為壓縮時受壓面積內摩擦力與試件和載荷及木材支柱關系非常復雜。Kennedy(1962)、Reiterer等(2002)發現闊葉材和針葉材徑向壓縮時亦有很大差異。雷亞芳等(2000)在做相關壓縮木實驗時亦有類似結論。孫麗萍等(1997)認為闊葉材和針葉材橫紋壓縮時弦向、徑向壓縮影響甚大，因為闊葉材徑向木射線體積變化大于針葉材；針葉材及環孔材徑向橫紋抗壓的比例極限強度較弦向低，而散孔材則較弦向高。前者徑向加壓時取決于早材，而弦向加壓時決定因素是晚材，散孔材早晚材區別不大，故其取決木射線。

還有學者認為取試件時，試件內的早、晚材的含量亦有影響，如Liu和Ross(2005)指出早、晚材的密度不同，使其受力時變化不同；Bodig(1965，1966)還認為選取試件的高度也影響徑向壓縮測試，因為木材不同高度徑向變化程度不同；Wu等(1973)認為木材的各向異性程度也影響徑向壓縮。另外，壓縮的方式不同，也有不同的結果，因為木材徑向壓縮分為局部壓縮和全部壓縮。Bodig(1969)認為局部壓縮可得到比全部壓縮更高的強度值，因為增加了邊界效應，同時，他還指出這種邊界效應可能使測試值比全部壓縮高5~9倍。Pelli-cane等(1994)考慮到試件幾何尺寸和載荷及木材密度等參數因子的影響，經大量實驗后認為徑向局部壓縮大約為全部壓縮的3.5倍。一般認為木材橫紋抗拉能力特別差，無論是在徑向和弦向。因為徑向只有木射線一種橫向排列的組織，而弦向只是細胞間的軸向排列，故橫紋拉伸在木材力學性質中是非常脆弱的，一般不允許。

木材的沖擊韌性、硬度與耐磨性等，均與徑向木材構造有關，特別是早、晚材與心、邊材。晚材生長速度慢，故材質緊密，從而沖擊韌性、硬度與耐磨性等強于早材。同樣，由于心材所含抽提物較邊材多，故一般密度較邊材大，從而沖擊韌性、硬度與耐磨性等異于邊材。而對于這些橫紋力學性質，徑、弦向有所差異，蔡則謨(1996)在研究杉木徑向及弦向力學性質時，發現沖擊韌性、硬度、抗劈力、抗剪強度等，弦向不同程度地高于徑向。木材主要力學性質在徑向上的變化宏觀可用早、晚材，心、邊材推測，這也過渡到木材的密度、生長速度對木材力學性能的影響。

對于木材力學性質徑向變異很早便有學者將其研究深入到微觀構造上，用細胞構造、排列等推斷，即過渡細胞的微觀力學。金春德等(2004)認為微纖絲角均從髓心向外逐漸變小，到一定年齡后趨于相對穩定，微纖絲角的顯著差異將會影響木材的尺寸穩定性和物理力學性能的差異。關興利和平川泰彥(1989)研究楊樹木材木纖維和導管長度時亦有相似結論。另有胞壁或纖維次生壁&層是次生壁中最厚的一層，細胞壁厚度主要取決于S2層，其與細胞主軸的夾角對木材力學性質有直接影響。由于木材本身就是復雜的生物體，雖然整體上有其一定的規律，但生長時內、外因素的影響使其各不相同，因此，木材主要力學性質的徑向變化也需要更多的研究來證實。

真木網是一家專注于木材垂直領域的b2b交易平臺，公司專注于木料板材行業，積累了豐富的膠合板資源，平臺上入駐合作的木料板材商家超過1000家，是國內現著名的板材現貨供應商。真木網與國內大型木托盤、板材供應商有著長期良好的合作關系，進貨渠道多，進貨總量大，貨源充足，規格齊全，價格合理，質量有保障，現貨供應，更有24小時在線報價。