木材干燥過程中的應力與變形——木材干燥的內(nèi)應力及其產(chǎn)生原因
木材干燥的內(nèi)應力及其產(chǎn)生原因
在外力作用下木材斷面上出現(xiàn)的應力叫外應力，而在沒有外力作用下木材內(nèi)部的應力叫內(nèi)應力。木材在沒有任何外力的作用下會發(fā)生開裂變形就證實了木材內(nèi)部確有內(nèi)應力存在。例如木材的開裂就是由于木材內(nèi)部的拉應力超過了木材的抗拉強度極限而使木材組織受到破壞而引起的。
剛砍伐下來的濕木材的內(nèi)部水分分布均勻，沒有含水率梯度，也不存在內(nèi)應力。但是木材在大氣中自然干燥，就會發(fā)生不均勻的干縮而產(chǎn)生內(nèi)應力。例如木材表面水分蒸發(fā)得快，其含水率首先降到纖維飽和點以下，表面開始干縮。但是內(nèi)層含水率仍在纖維飽和點以上，不發(fā)生干縮，這樣外層要收縮，內(nèi)層不收縮就產(chǎn)生了外部受拉、內(nèi)部受壓的內(nèi)應力。木材的弦向干縮與徑向干縮不同造成的差異干縮也會發(fā)生內(nèi)應力。
干燥過程中木材產(chǎn)生內(nèi)應力的原因是由于在纖維飽和點以下木材細胞腔和細胞壁的變形而引起的。干燥過程中，木材產(chǎn)生彎曲、開裂等缺陷是內(nèi)應力存在的具體表現(xiàn)。
木材的內(nèi)應力是由于木材內(nèi)部含水率不均勻以及由此而引起的不均勻干縮所造成的。木材由于含水率分布不均勻會引起暫時的應力和變形，等到含水率均勻后應力與變形也隨著消失，這種應力叫做含水率應力或彈性應力，這種變形叫做含水率變形或彈性變形。木材除了有彈性以外，還有塑性。在含水率應力與變形的繼續(xù)期間，由于熱濕空氣的作用，木材外層或內(nèi)層會發(fā)生塑性變形。在含水率分布均勻之后，塑性變形的部分會固定下來，不能恢復原來的尺寸，也不能減少到應當干縮的尺寸，并且保持一部分應力，這種變形叫殘余變形，這種應力叫殘余應力。
木材內(nèi)部的含水率應力和殘余應力之和等于木材的全應力。
在木材干燥過程中影響木材干燥質(zhì)量的是全應力。在干燥過程結束后，繼續(xù)影響木材質(zhì)量的是殘余應力，為了保證木材質(zhì)量，兩種應力都是越小越好。
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