全 文 ：第26卷 第1期 浙 江 林 业 科 技 Vol. 26 No.1
2 0 0 6年 1月 JOUR. OF ZHEJIANG FOR. SCI. & TECH. Jan., 2 0 0 6

文章编号：1001-3776（2006）01-0052-04

天目铁木物理力学性质初步分析

赵明水 1，张华峰 2
（1. 浙江天目山国家级自然保护区管理局，浙江 临安 311311；2. 浙江省临安市於潜林业站，浙江 临安 311311）

摘要：对天目铁木进行物理力学性质测试与分析，结果表明，天目铁木木材的气干密度为 0.721 g·cm－3，弹性模
量 11.2 Gpa，弦向抗弯强度 104.9 Mpa，顺纹抗压强度 46 Mpa，顺纹抗拉强度 126.7 Mpa，综合强度为 150.9 MPa，
物理力学性能属于中等。
关键词：天目铁木；木材；物理力学性质
中图分类号：S792.99 文献标识码：B

天目铁木（Ostrya rehderiana），属桦木科铁木属落叶乔木，高可达 21m，胸径达 0.8m。因树干扭转，俗
称“扭筋树”。树皮灰褐色带黑，螺旋状浅裂。内皮黄褐色，无特殊气味，纤维中粗，且韧性差。散孔材，材
色红褐色，心、边材区别明显，年轮不明显。木质色浅，纹理清晰，坚硬如铁，刀斧难入。雌雄同株，不易找
到孕育饱满的种子，繁殖非常困难。天目铁木生长范围极窄，仅分布于浙江西天目山，海拔 250 ~ 260 m的山麓
林边，数量极少，为国家一级重点保护野生植物。目前国内外对天目铁木材性的研究还未见详细报道[1~3]。本文
对天目铁木的物理力学性质进行了测试与分析，为天目铁木的深入研究打下了基础，并为它以后的合理利用提
供科学依据。
1 试验材料和方法
1.1 材料采集
材料取自天目山林场一都苗圃移植后死亡的天目铁木，树龄 29 a，树高 12.3 m，胸径 13 cm。齐地截取材
长 2.4 m作为试材，运回实验室待测。
1.2 试件加工
每一段试材自下而上按基本密度、气干密度、干缩率、弹性
模量、弦向抗弯强度（顺纹抗压和抗劈强度从弦向抗弯强度的试
件中截取）、顺纹抗拉强度、弦向抗剪强度顺序截取试件。锯截
试材时在试材的胸径处截取厚 4 cm的圆盘 1个用于木材解剖。各
种试件的规格见表 1。
1.3 试验方法
将试材锯成板坯后用隔条隔开，在室内放置一段时间，使板坯
自然干燥，每隔一定的时间测试其含水率，当试材含水率达到 15%
时，将板材截断后统一放入调温调湿箱中（状态为：温度 20℃，
相对湿度 65%）调至含水率 12%。然后按木材物理力学试验方法制
取相关的试件。弹性模量、抗劈强度、弦向抗剪强度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度等在MW-DW
表 1 天目铁木物理力学性质的试件加工规格和数量
物理力学性质 试件尺寸 /cm×cm×cm
试件数量
/个
气干密度 20×20×20 10
基本密度 20×20×20 10
干缩率系数 20×20×20 10
弹性模量 300×20×20 19
弦向抗弯强度 300×20×20 15
顺纹抗压强度 30×20×20 13
抗劈强度 50×20×20 10
顺纹抗拉强度 250×20×15 19
弦向抗剪强度 40×35×20 10
注：弦向抗弯强度测定中试件长度方向为顺纹方向；顺纹
抗拉强度的试件中间平行部分尺寸 60cm×15cm×4cm。
收稿日期：2005-09-27
作者简介：赵明水（1969－），男，浙江临安人，高级工程师，从事自然保护区生物多样性调查和监测。

1期 赵明水，等：天目铁木物理力学性质初步分析 53

微机控制电子式木材万能力学试验机上进行测定。
1.4 统计方法
天目铁木的物理力学性质的测试统计方法是按照国家标准 GB1927-1943-91进行计算。
2 结果与分析
2.1 木材的物理性质
天目铁木木材全干密度、气干密度和干缩率的均值及变异系数统计数据见表 2。
表 2 天目铁木木材物理性质均值及变异统计
试验项目 样本数/个 平均值 标准差 标准误差 变异系数/% 准确指数/%
气干密度/g·cm－3 10 0.721 0.028 0.008 9 3.90 2.47
基本密度/g·cm－3 10 0.557 0.025 0.008 0 4.57 2.89
体积干缩系数/% 10 0.540 0.332 0.135 6 6.10 0.50
表 3为天目铁木与其它阔
叶木材的物理性质比较，由表
3 的测定结果表明，天目铁木
的基本密度为 0.557 g/cm3。比
华南桦、铁木、柞木、黄檀的
基本密度小，与西南桦、光皮
桦、海南鹅耳枥接近，比西南
桤木、江南桤木、白桦、水曲
柳大。而本试验在含水率 12%
下测得天目铁木气干密度值为 0.721 g·cm－3。可以发现天目铁木的气干密度中等，有利于旋切。此外，其体积
干缩系数为 0.54%，比铁木、黄檀、光皮桦小，与西南桦最接近，大于其它树种。
2.2 木材力学性质
天目铁木木材力学性质的弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度、抗剪强度和抗劈强度等均
值变异统计见表 4。
表 4 天目铁木木材物理力学性质均值变异统计
试验项目 有效样本数/个 平均值 标准差 标准误差 变异系数/% 准确指数/%
弹性模量/Gpa 12 11.2 16.71 4.82 14.9 8.620
弦向抗弯/Mpa 13 104.9 11.13 3.09 10.6 5.980
顺纹抗压/Mpa 11 46.0 0.49 0.15 10.5 6.348
顺纹抗拉/Mpa 10 126.7 15.26 4.83 12.0 7.618
抗剪强度/Mpa 10 14.3 0.79 0.25 5.5 3.497
弦向 8 35.0 2.13 0.75 6.1 4.294 抗劈力 N /mm
径向 6 32.0 5.12 2.09 16 13.063
2.2.1 木材的弹性模量 天目铁木与其它阔叶树种的力学性质比较见表 5，从表 5 的测定结果表明，天目铁木
的弹性模量为 11.2 GPa，仅大于西南桤木和江南桤木，而小于西南桦、华南桦、光皮桦、白桦、海南鹅耳枥、
铁木、柞木、水曲柳、黄檀的弹性模量。
表 5 天目铁木与其它阔叶树种的力学性质比较
抗劈力 N/mm 树种 产地 弹性摸量 /GPa
弦向抗弯强度
/Mpa
顺纹抗压强度
/Mpa
顺纹抗拉强度
/Mpa
抗剪强度
/Mpa 弦向 径向
西南桤木 云南广通 9.8 76.1 39.9 82.6 7.7 14.0 9.4
江南桤木 安徽岳西 10.0 86.5 36.5 87.2 8.9 21.8 15.2
西南桦 云南屏边 12.9 107.9 53.1 — 11.8 18.2 15.2
华南桦 湖南紫云山 12.0 114.0 51.7 134.7 17.9 24.1 20.8
光皮桦 安徽岳西 14.6 130.4 59.4 151.0 16.3 28.1 21.3
白桦 陕西 11.5 95.8 52.5 124.9 10.3 22.2 17.2
海南鹅耳枥 海南岛 11.4 72.8 45.0 — 8.4 21.3 15.0
铁木 河南嵩县 13.3 116.9 49.3 — — — —
柞木 黑龙江 13.2 118.6 54.5 140.6 13.0 24.5 18.7
黄檀 江西 20.0 138.6 69.0 226.5 — 26.0 24.0
水曲柳 黑龙江 12.9 108.1 49.8 132.3 12.9 19.7 18.8
天目铁木 浙江天目山 11.2 104.9 46.0 126.7 14.3 35.0 32.0
表 3 天目铁木与其它阔叶木材的物理性质比较
树种 拉丁名 产地 基本密度 /g·cm－3
气干密度
/g·cm－3
体积干缩
系数/%
西南桤木 Alnus nepalensis 云南广通 0.410 0.503 0.441
江南桤木 A. trabeculosa 安徽岳西 0.437 0.533 0.408
西南桦 Betula alnoides 云南屏边 0.534 0.666 0.541
华南桦 B. austro-sinensis 湖南紫云山 0.627 — 0.428
光皮桦 B. luminifera 安徽岳西 0.581 0.723 0.557
白桦 B. platyphylla 陕西 0.501 0.634 0.399
海南鹅耳枥 Carpinus londoniana var. lanceolata海南岛 0.528 0.651 0.518
铁木 Ostrya japonica 河南嵩县 0.644 0.797 0.681
柞木 Xylosma congestum 黑龙江 0.603 0.748 0.520
黄檀 Dalbergia hupeana 江西 0.700 0.897 0.579
水曲柳 Fraxinus mandshurica 黑龙江 0.509 0.643 0.519
天目铁木 O. rehderiana 浙江天目山 0.557 0.721 0.540

54 浙 江 林 业 科 技 26卷

2.2.2 木材的弦向抗弯 天目铁木弦向抗弯的值介于顺拉强度和顺压强度之间，为 104.9 MPa，而比较树种的弦
向抗弯比天目铁木大的有：华南桦、光皮桦、铁木、柞木、黄檀；西南桦、水曲柳的值和天目铁木比较接近；
与天目铁木同科的西南桤木、江南桤木、白桦、海南鹅耳枥的弦向抗弯则要比天目铁木小。在我国一般各树种
的平均值在 90 MPa左右。可以发现，天目铁木的抗弯强度属中等水平。
2.2.3 木材顺纹抗压强度 我国木材顺压强度的平均值约为 45 MPa，而天目铁木为 46 Mpa。大于同科的西南
桤木和江南桤木，而小于西南桦、华南桦、光皮桦、白桦、铁木、柞木、水曲柳、黄檀，与海南鹅耳枥的顺纹
抗压强度相似，表明天目铁木的顺纹抗压强度处于中下水平。
2.2.4 木材顺纹抗拉强度 木材的顺拉强度取决于木纤维的强度、长度、纹理方向和木材密度。而纤维长度是
木材顺拉强度的主要影响因子。
天目铁木顺纹抗拉强度为 126.7 Mpa，华南桦、光皮桦、黄檀、柞木、水曲柳都比天目铁木要高；而白桦与
天目铁木相差不大。西南桤木和江南桤木比天目铁木小（见表 5）。表明天目铁木顺纹抗拉强度一般。
2.2.5 木材的抗剪强度 天目铁木的抗剪强度为 14.3 MPa，除华南桦、光皮桦在该强度上比天目铁木大之外，
柞木、西南桦、水曲柳、西南桤木、江南桤木、白桦、海南鹅耳枥都比它要小（见表 5），表明天目铁木在抗
剪强度方面较为突出。
2.2.6 木材的抗劈强度 从表 5可看到天目铁木的弦向抗劈强度为 35 N/mm，径向 32 N/mm。较其它阔叶树种
都高。表明天目铁木的抗劈强度最为突出。
2.2.7 木材力学性质总体分析 木材的力学性质是木材合理利用的一个重要依据，根据《木材物理力学性质分
级表》可知，天目铁木木材的顺纹抗压强度和抗弯强度中等。由于木材顺纹抗压强度又与其它力学强度指标存
在相关关系，是重要的强度指标。木材作为承重构件必须考虑它的顺纹抗压强度和抗弯强度，所以通常用顺纹
抗压强度和抗弯强度之和来表示木材的综合强度[13,14]，天目铁木木材的综合强度为 150.9 MPa。根据《木材材性
分级规定》可知，它的综合强度为中等[15]。
通过表 5计算试验树种木材的顺纹抗压强度和抗弯强度相加值，其综合强度分别为：西南桤木 116.0 MPa、
江南桤木 123.0 MPa、西南桦 161.0 MPa、华南桦 165.7 MPa、光皮桦 189.8 MPa、白桦 148.3 MPa、海南鹅耳枥
117.8 MPa、铁木 166.2 Mpa、柞木为 173.1 Mpa、水曲柳为 157.9 Mpa、黄檀为 207.6 MPa。可以看到黄檀的综
合强度最大，说明其材性最好，而天目铁木的材性一般，在相比较的同科树种中，天目铁木的物理力学性质处
于中等。
3 小结
（1）试验结果表明，天目铁木木材的密度中等，体积干缩系数小，气干密度 0.721g·cm－3，基本密度 0. 557
g·cm－3，体积干缩率为 5.4%；顺纹抗压强度为 46 MPa，抗弯强度为 104.9 MPa，综合强度为 150.9 MPa，材性
属中等；耐水湿，花纹细腻美观，具有广泛的用途，可以作为家具、室内装饰及雕刻用材。
（2）天目铁木是一种很有发展前途的用材树种，大力营造天目铁木林可以保护当前珍贵木材，为其以后发
展提供基础，并可以保护生物基因，促进生物多样性和林业可持续发展。

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Analysis on Physical Mechanics Property of Ostrya rehderiana Wood
ZHAO Ming-shui1，ZHANG Hua-feng2
（1. Tianmushan National Natural Reserve Administration, Linan 311311, China ; 2. Yuqian Forestry Station of Linan , Linan 311311, China）

Abstract: Determination and analysis on physical mechanics property of Ostrya rehderiana wood showed that the
air-dry density was 0.721 g/cm3, volume drying shrinkage coefficient 0.54, modulus of elasticity 12.2 GPa, bending
strength 104.9 MPa, compression strength parallel to grain 46 MPa, tensile strength 126.7 MPa and composite strength
150.9 MPa.
Key words: Ostrya rehderiana; wood; physical mechanics property

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信息

吴学谦研究员荣获第八届“中国林业青年科技奖”

浙江省林业科学研究院首席科学家、丽水市食用菌中心董事长吴学谦研究员获国家林业局第八届“中国林
业青年科技奖”。
吴学谦研究员先后承担了国家级和省级科技计划项目 21项，已通过鉴定的科技成果 17项，其中居国际领
先水平的 1项、国际先进水平的 1项、填补国内空白的 2项、国内领先水平的 13项，获省部级科技进步奖二等
奖 6项、三等奖 3项，获地厅级一等奖 10 项，所完成的科技成果应用累计创产值 69.63 亿元，新增效益 25.57
亿元。公开发表了科技论文 65篇，编著出版了专著 5部计 100余万字。
吴学谦研究员 2004年入选浙江省“151人才工程”第一层次学科带头人培养人选，系中国食用菌协会常务
理事和浙江省食用菌协会副会长，被中国农业出版社聘任为“新世纪菇菌生产技术丛书”编委兼《香菇生产全
书》主编，先后被中国食用菌协会授予“全国优秀科技人才”称号、被浙江省政府授予“浙江省农业科技先进
工作者”称号和被省直机关党委授予“优秀共产党员”称号。
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