日期:2023/2/22 Click:650
影响木材干燥应力与应变得出的结论
初探木材干燥过程中应力与应变检测方法。木材干燥过程中,影响干燥质量的既有弹性应力,又有残余应力;干燥过程结束,且木材厚度上的含水率分布均匀后,弹性应变已经消失,此后继续影响干燥质量的是残余应力。
一.木材径弦向干缩不一致引起的应力与变形
根据木材弦向干缩系数约是径向的2倍的特性,分析三种木材的干缩、应力与变形情况。
1、径切板
板面均是径切面,板厚都为弦向,干缩均匀,不会引起附加的应力和变形。
2、弦切板
外板面(靠近树皮的面)接近弦向,其干缩量大于接近径向的内板面(靠近髓心的面),因此,干燥时其力向外板面翘曲,但实际干燥生产中,板材都堆积成材堆,并在其顶部置压块以防止木材翘曲变形,由于材堆及压块的重量,对板材产生附加的压力以抑制其翘曲,因而板材的外板面就产生附加拉应力,而内板面产生附加压应力。这种应力与含水率梯度无关。外板面的附加拉应力与含水率不均匀引起的表面拉应力相叠加,很容易引起外板面的表裂。
3、带髓心的方材
其四个表面接近弦切面,其干缩量比直径方向的大,干燥时四个表面的干缩受到内部直径方向木材的抑制,结果在表层区域产生附加的拉应力,中心区域产生附加的压应力。这种应力同样与含水率梯度无关。这种附加的表层拉应力与干燥初期含水率梯度引起的拉应力相叠加,很易引起表裂和径裂。所以带髓心的方材,干燥时很容易产生缺陷。木材厚度上含水率不均引起的应力与变形.
二.木材厚度上含水率不均引起的应力与变形
干燥过程中,不考虑木材干缩的各向异性,并假定仅在木材厚度上发生水分移动,则厚度上含水率分布、应力与变形的变化可按四个阶段分析:
1.干燥初始尚未产生应力的阶段。此阶段中尽管表层含水率低,厚度上含水率分布不均,但都在纤维饱和点之上,不产生干缩,因而不产生应力。
2.干燥初期,应力外拉内压阶段。干燥过程开始后,木材表面自由水先蒸发,经过一段较短时间(取决于干燥介质的温度和相对湿度)后,表层含水率降到纤维饱和点之下,断面上含水率梯度增大、且出现“湿线”,“湿线”以外区域降到纤维饱和点以下,以内区域仍高于纤维饱和点。随着干燥的进行,“湿线”不断向内移动。
木材表层因含水率在纤维饱和点以下,所以要产生干缩,但内部各层含水率高于纤维饱和点、尺寸不变,因而牵制表层的干缩,故表层因该牵制受拉应力,内部则同时受压应力。又因为干燥初期木材横断面上,含水率降到纤维饱和点以下的区域较薄,相应受拉应力的区域较小,而受压应力的区域较大,且总拉力与总压力相平衡,所以,内部单位面积上的压应力较小,而表层单位面积上的拉应力相当大,且很快发展、达到*大拉应力,当该应力大于表层抗拉强度极限时,即产生裂纹。这也是干燥初期易产生表裂的主要原因。