全 文 ：桂竹“两相思”竹材力学性能的研究
廉 超， 冉 洪， 张 莹， 冯 云， 郭起荣 *
（国际竹藤中心国家林业局竹藤科学与技术重点实验室，北京 100102）
摘 要：河南省博爱县桂竹“两相思”新品种材质坚硬，有一定材用潜力。为探究“两相思”竹材力学性能，评价
其材用价值，在竹竿高度1.3m处截取试材并根据GB/T15780-1995制作试件后，使用万能力学试验机进行测试。
结果显示，两相思竹材的顺纹抗拉强度为（212.57±61.22）MPa，顺纹抗压强度为(69.19±13.01)MPa，顺纹抗剪强度
为(13.76±2.62)MPa，抗弯强度为(155.42±31.18)MPa，抗弯弹性模量为(12.23±1.91)GPa。其抗拉、抗压、抗剪、抗弯
性能与毛竹、大木竹、麻竹等相似，但明显优于杉木、马尾松等常用木材，是一种潜力巨大的优良板材原料。
关键词：竹原料；两相思；力学性能
中图分类号：TS612文献标识码：Ａ 文章编号：2095-2953（2015）09-0021-03
Study on the Bamboo Mechanical Properties of New Cultivar-Phyllostachys
Bambusoides f. duihuazhu
LIAN Chao， RAN Hong， ZHANG Ying， FENG Yun， GUO Qi-rong*
（1.InternationalCenterforBambooandRattan，SFAKeyLaboratoryofBambooandRattanScienceand
Technology，Beijing100102，China）
Abstract：Anew cultivar Phyllostachys bambusoides fduihuazhu proves to have certain potentials in Bo’aiCounty，Henan
duetoitshardness.Toexploreitsmechanicalpropertiesandevaluateitsmaterialvalue，samplesaretakeninheightof1.3m
onbamboopoles.AccordingtoGB/T15780-15780，testingiscarried outwith the universalmechanicaltesting machinery.
Thetestresultsshowthatthetensilestrengthparalleltograinofbamboois212.57±61.22MPa，compressivestrengthparal-
leltograinof69.19±13.01MPa，theshearstrengthparalleltograinof13.76±2.62 MPa，the bending strength parallelto
grainof155.42±31.18MPa，bendingmodulusofelasticityof12.23±1.91GPa.Itstensile，compressive，flexuralandshear
properties are similar to those of several kinds of bamboo，such asP. edulis，Bambusa wenchouensis，P. vi lascens，but
significantly better than those ofCunninghamia lanceolata，Pinus massoniana，and other commonly used timbers. It shows
thatithashugepotentialasgoodrawmaterialsforplates.
Key words：bamboorawmaterial；Phyllostachysbambusoidesf.duihuazhu；mechanicalproperty
桂竹“两相思”（Phyllostachysbambusoides f. duihuazhu）
又名对花竹，为竹亚科刚竹属新品种，主要分布在河南
博爱县［1］。该竹种高度可达 20 m，最大胸径约 15 cm，竹
壁厚可达 5 mm。两相思竹竹竿的沟槽内具有不规则黑
色斑点，是优良的观赏竹种，同时其竹材材质坚硬，具
有一定的材用潜力。
随着我国竹产业的发展，竹原料呈现出供不应求
之势，且板材加工原料来源比较单一，几乎全部依靠毛
竹。近年来我国已对毛竹［2］、大木竹［3］、雷竹［4］、慈竹［5］、
麻竹［6］等多种竹材的力学性质进行了研究，使得板材加
收稿日期：2015－03－17
基金项目：国际竹藤中心基本科研业务费项目（1632014007）；国家林业局“948”项目“非洲重要特有经济竹子种质资源引进”
（2012-4-48）
第一作者简介：廉 超（1990—），男，在读硕士，主要从事竹类种质资源繁育与利用研究，E-mail:LIANCHAOLINYI@163.com。
*通讯作者：郭起荣（1960—），男，教授，博士，博士生导师，主要从事竹子种质资源研究，E-mail:QRGUO@icbr.ac.cn。
研究与设计
第 43卷 第 9期 林 业 机 械 与 木 工 设 备 Vo1 43 No.9
2015年 9月 FORESTRY MACHINERY & WOODWORKING EQUIPMENT Sept. 2015
DOI:10.13279/j.cnki.fmwe.2015.0145
工的原料来源正在逐步拓宽。两相思竹材在河南省博
爱县栽培面积较广，将其作为板材原料对提高当地竹
农经济收入和当地居民培育竹林的积极性具有重要作
用。本文参照 GB/T 15780-1995标准［7］，研究了两相思
竹材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度等物理力学性能，以
期评价两相思竹材的材用价值，为其应用提供参考。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
试验用材为 3～4年生的两相思竹材，取材地点在
河南省博爱县两相思竹林内。分散选取生长良好、胸径
接近、无缺陷且有代表性的样竹。将竹竿齐地伐倒，在
竹竿高度约 1.3 m处截取试材，将竹筒剖开并按四个方
向对称取材，制成符合要求的试件，每项力学性能测试
试验共需处理 30个试件。将力学性能测试的试件放入
温度（20±2）℃、相对湿度（65±5）%条件下的恒温恒湿箱
中，调整试件含水率在 12%左右，试件规格及计算公式
参照 GB/T 15780-1995《竹材物理力学性质试验方法》，
试件基本参数见表 1。
1.2 主要试验设备
数显游标卡尺（精度 0.01 mm）、电子天平（精度
0.01 g）、恒温恒湿箱、万能力学试验机（INSTRON-
5582，美国生产）等。
1.3 试验方法
使用 INSTRON-5582万能力学试验机分别测定两
相思竹材高 1.3 m处的顺纹抗拉、顺纹抗压、顺纹抗剪
及抗弯性能。每项力学性能的测定重复 30次，取平均值。
2 试验结果与分析
竹材的力学性能是指其抵抗外力的能力，是合理利
用竹材的一个重要依据，其中以顺纹抗拉强度、顺纹抗
压强度、顺纹抗剪强度、抗弯强度（MOR）和抗弯弹性模
量（MOE）最为重要。竹材是一种既有弹性又有塑性的黏
弹性材料 ［8］，其在建筑、家具等领域具有广泛的应用
潜力。两相思竹材（1.3m处）的各项力学性能参数见表 2。
2.1 顺纹抗拉强度
由表 2 可知，两相思竹材的顺纹抗拉强度为
（212.57±61.22）MPa，其抗拉强度范围在 102.12～352.71
MPa之间，竹材抗拉强度组内差异较大。两相思竹材与
其他竹材相比，其顺纹抗拉强度与相关文献报道的 16
个不同种源毛竹的平均抗拉强度（216.7 MPa）相近，小
于 3年生大木竹竹竿中部的抗拉强度（238.0 MPa），大
于雷竹竹竿中部的抗拉强度（179.2 MPa）。与常用木材
相比，其抗拉强度为杉木（70.95 MPa）的 3.0倍，马尾松
（102.80MPa）的 2.0倍，水曲柳（129.65MPa）的 1.6倍［9］。
据于文吉等统计，竹材的抗拉强度约为针叶木材
的 4 倍、阔叶木材的 2 倍 ［10］，本实验结果与之基本一
致。由实验结果可知，两相思竹材的抗拉强度与毛竹、
大木竹等竹类接近，但明显优于杉木等一般常用木材。
2.2 顺纹抗压强度
两相思竹材的顺纹抗压强度为（69.19±13.01）
MPa，其变化范围在 5.11～19.7 MPa之间。与其他竹类竹
竿中部的顺纹抗压强度相比，其顺纹抗压强度与不同
种源毛竹的平均抗压强度（76.91 MPa）及大木竹（72.6
MPa）、苦竹（67.9 MPa）接近 ［11］，但远大于雷竹（44.2
MPa）和 3年生麻竹（41.21 MPa）的抗压强度。与一般常
用木材相比，其顺纹抗压强度为杉木（37.24 MPa）的 1.9
倍，马尾松（43.51 MPa）的 1.6倍，水曲柳（48.80 MPa）的
1.4倍。可见，两相思竹材抗压性能与毛竹、大木竹等接
近，但也明显优于杉木、马尾松等常用木材。
2.3 顺纹抗剪强度
竹材的抗剪强度是竹材对外切作用力的抵抗能
力。由表 2可知，两相思竹材顺纹抗剪强度为（13.76±
2.62）MPa，其变化范围在 5.11～19.7 MPa之间。两相思
竹材的抗剪强度与 3年生大木竹（12.1 MPa）接近，略大
于 3年生麻竹（10.37 MPa）和马尾松（10.63 MPa）的抗
剪强度［12］，说明其抗剪性能与大木竹、麻竹、黄山马尾松等
接近。
2.4 抗弯强度和抗弯弹性模量
两相思竹材高 1.3 m处试件的弯曲载荷-位移曲线
如图 1所示。竹材抗弯强度反映的是竹材对外力引起
弯曲或折断的抵抗能力，从图 1可以看出，两相思竹材
的弯曲过程基本上可以分为弹性变形和塑性变形两个
阶段。当载荷达到峰值时，试件被破坏，载荷即瞬间下
降。由表 2可知，两相思竹材的抗弯强度为（155.42±
31.18）MPa，抗弯弹性模量为（12.23±1.91）GPa。据报道，
3年生大木竹中部的抗弯强度为 130.4 MPa、抗弯弹性模
表 1 试件基本参数
取材高度/m
1.3
试件数
30
含水率MC/%
11.53
气干密度/g·cm-3
0.67
绝干密度/g·cm-3
0.61
表 2 两相思竹材（1.3 m处）的各项力学性能平均值
材料
两相思
顺纹抗拉强度
/MPa
212.57±61.22
顺纹抗压强度
/MPa
69.19± 3.01
顺纹抗剪强度
/MPa
13.76±2.62
抗弯强度
/MPa
155.42±31.18
抗弯弹性模量
/GPa
2.23±1.91
林 业 机 械 与 木 工 设 备22 第 43卷
量为 12.4 GPa，3 年生麻竹中部的抗弯强度为 87.78
MPa，杉木的抗弯强度为 74.89 MPa、抗弯弹性模量为
12.21GPa［13-15］。对比可知，两相思竹材的抗弯性能均优
于大木竹、麻竹和杉木。
3 结论与讨论
两相思竹材的顺纹抗拉强度为（212.57±61.22）MPa，
顺纹抗压强度为（69.19±13.01）MPa，顺纹抗剪强度为
为（13.76±2.62）MPa，抗弯强度为（155.42±31.18）MPa，
抗弯弹性模量为（12.23±1.91）GPa。综合对比各数据可
得出以下结论：两相思竹材抗拉、抗压、抗弯、抗剪性能
与毛竹、大木竹、麻竹等接近，但明显优于杉木、马尾松
等常用木材，是一种潜力巨大的优良板材原料。
将两相思竹材作为板材原料规模化应用，不仅可
以增加我国的板材原料资源，也有利于提高河南省博
爱县竹农的经济效益，并促进两相思竹材品种的改良和推
广。据报道，重组竹可以明显提高竹材的力学性能［15］，
两相思竹材也可以开展重组材研究，以进一步提升其
力学性能。
参考文献：
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（责任编辑 张雅芳）
图 1 两相思竹材高 1.3 m处试件弯曲载荷-位移曲线
试样1~25
700
600
500
400
300
200
100
0
-10 1 2 3 4 5 6 7 8
弯曲位移/mm
弯
曲
载
荷
/N
试样#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
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廉 超，等：桂竹“两相思”竹材力学性能的研究 23第 9期
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