全 文 :一九八四年
第一期
南 京 林 学 院 学 报
J O U R N A O F LN A N J I N G
I N S I T TU T EO F F O R ES R T Y
恤 1
1 98 4
长苞铁杉木材物理力学性质的研究
尹忍慈 宋赛璋 吴达期
(林 工 系)
摘 要
本文研究我国特有树种长苞铁杉木材的密度 、 年轮宽度 、 晚材百分率 、 干缩和
湿胀 、 顺纹和横纹抗压强度 、 横纹抗张强度 、 径 向和弦向抗弯强度 、顺纹抗剪强度 、
韧性 、 硬度等性质 。 试验用试样 1 3 69个 , 共进行各项物理力学试验 2 8 3 3次 。
文中给出各种性质的平均值和标准差 。 并给出晚材率和各种强度与密度回归分
析的回归方程 18 个 。 对密度和各种强度性质的回归关系的检验表明 , 每一强度试件
均同时进行密度侧定的方法 , 优于用各试样木段的密度和强度的算术平均数进行回
归分析的方法 。
长苞铁杉 ( T s鳍 a 10叮i右: a e t e a ta C h e n g ) 分布在我国贵州东北部 、 湖 南 南 部 、 广东 北
部 、 广西东北部及福建南部海拔 30 0米一 2 , 30 0 ” J米地带 , 喜温凉湿润的环境条件 , 有很强的
耐荫性能 , 木材坚实耐用 `摇 ’ 。 郑万钧教授 ( 1 9 8 1 ) 建议 , 在其分布地带可选用 铁 杉树种造
林 。
本文除对长苞铁杉材性的平均值 、 离地高度和株间差异等进行系统试验与统计分析外 ,
并对木材强度与密度的关系进行了研究 。
一 、 试验材料和方法
. 试材采集
按中国林业科学研究院 《木材物理力学试材野外采集方法》 的规定 , 在福建省永安县湍
石区采集长苞铁杉试材 5 株 。
采集地系山谷 , 海拔 7 0 米 。 林分朝向西南 , 坡度 15 “ ,
2
、 长苞铁杉 2 、 其它 1成 : 阿丁枫 3 、 马尾松 2 、 枫香 :
天然更新形成 。 林分幼木有米储 、
面积 2 0 0 0平方米 , 黄壤 。 林分组
林分郁闭度 0 . 6 , 平均树龄 1 0 ,
拷 , 灌木有蚊母树 、 积木 , 地被物有芒箕和野杜鹃等 。
长苞铁杉样木干形通直 , 平均树龄30 一 40 年 , 平均胸径 30 厘米 , 平均树高 15 米 。
帝 本文试材采集在向其柏先生参加下进行 。
一 8 7 一
2 .试样制作及试验方法
试材分配 、 试样制作及试验方法系按照 5 8 9 1年木材研究协作会议制订的 《木材物理力学
试验方法》 的有关规定进行 。
每株样木在材高 1。 3一 3。 3米 、 5 。 3一 7 。 3米和 9 .3一 1 1。 3米处各取一段 , 分别代表下 、 中 、
上部木材性质 。 在上 、 中木段直径不符试验要求时 , 则酌情调整 。 上述木段于二 个 月 内 运
回 , 随即截取厚 13 公分的中心板 。 端部截面涂以沥青防裂 , 并在室内用衬木分层堆置气干 。
制取试样时 , 将中心板自下端往上顺次横截成短木段 , 其长度分别为15 公分 ( 硬 度 试
材 ) , 8 公分 (横纹拉力试材 ) , 40 公分 (韧性试材 ) , 72 公分 (横纹压力、 劈裂试材 ) ,
40 公分 (静力弯曲 、 顺纹压力试材 ) , 5 公分 (吸水性测定试材 ) , 15 公分 (顺 纹 剪 力 试
材 ) 。 每段长度都留有一定余量 。 5株样木共制得合格的物理性能试件 6 07 个 , 力学强度试件
76 2个 , 共进行各项物理力学试验 2 8 3 3次 。
二 、 试验结果与讨论
. 长苞铁杉木材的物理力学性质
长苞铁杉木材物理力学性质的试验均值见表 l 。
长苞铁杉早材至晚材急变 , 晚材带与早材带区别明显 。 试验中对晚材率 、 年轮宽度和每
公分年轮数均作了测定 。在比较两个或两个以上标志的变异程度时 , 应用变异系数 。 晚材率的
变异系数仅为年轮宽度或径 向每厘米年轮数变异系数的 1/ 2 。 这说明长苞铁杉晚材率随年 轮
宽度而有变化 , 但变动程度不及后者 , 变动值仅为后者的一半 。 晚材中含有的木材实质较早
材多。 晚材含量与木材密度间具有密切关系 。 经统计分析 , 两者间存在一元线性回归关系 。
含水率 15 %的密度与晚材百分率的回归式为 : Y = 7 . 9 21 8 + 76 . 3 88 1 x (式 中 : X—含水率 15 %的木材密度 ; Y— 晚材百分率 ) 。 回归的方差分析的 F 值是 18 . 34 , 大于 F 。 . 。 ;( 1 , 1 5 5 ) = 6 . 6 3 。 所以 , 线性回归关系显著 。 剩余标准离差 ( S ) 等于 7 。 39 。
公定密度与晚材百分率的回归式为 : Y = 0 . 81 75 + I O9 . 0 8 1 7 x (式中 : x — 木材公定密度 ; Y— 晚材百分率 ) 。 回归的方差分析的 F 值是 2 . 6 , 大于 F 。 : 。 , ( l , 15 5 ) = 6。 63 。所以 , 线性回归关系显著 。 剩余标准离差 ( s ) 等于 7 . 26 。
国外认为 , 木材强度试验中顺纹抗压强度最为重要 “ 1 ’ 。 法国标准规定 , 把含水率 15 %的
木材顺纹抗压强度与 10 倍密度的比值作为木材质量指标 ( I 二 a l 。 / 1 0 0 2 ; 。 ) , 依据它 来 进
行木材品质分等 。 长苞铁杉木材顺纹抗压平均强度值达 5 19 k g f / c m “ , 在针叶树材中属强者 。
它的木材质量 ( I ) 是 9 。 1 , 在针叶树材中属硬者 ” ’ , 故名 “ 铁杉 ” 。
针 、 阔叶树材的各种材性 , 按指标大小 , 分五级 (甚低 、 低 、 中 、 高和甚高 ) 。 表 2 示
长苞铁杉主要材性均列 “ 中级 ” 。
径 、 弦向横纹强度的差异 , 用径 、 弦向强度均值的差数 , 除以它们中较小的数所得的百
分率表示 。 长苞铁杉木材横向强度的这种差异 , 随强度种类而不同 (表 2 ) 。 径 、 弦向抗弯
强度和抗弯弹性模量差异最小 , 在 5 %左右 。 横纹抗张强度和横纹抗压比例极限强度 , 径 、
弦向差异达 50 %左右 。 这是应刀方向的缘故 。 长苞铁杉横纹径 、 弦 向 强 度 的 差 异 , 一般
一 8 8 一
表 1 长苞铁杉木材物理力学性质的试验均值
验 项
晚 材 率
一』一 “ ’一…` 获祥骊’) ’苹妈蔷了砾雍蓄丁彩谁摸票曰 一 , 、 ! , 、 二 、 } , 、 }一 ` n ) 一 ` vl1 ) 一` 士 o ) { ( 土 m ) 变
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、 密度 ( g / e m “ )
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、 全干缩率 (% )
6
、 干缩系数 (% )
7
、 膨胀率 (% )
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积 5 4 0 . 4 7 3 5 1 0 . 0 7 7 7 0 . 0 1 0 6 1 6 . 4 0 9 7 2 . 2 3 8 6
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向 5 4 一4 . 2 6 7 2 一 0 。 9 7 3 5 一 0 。 1 3 2 5 2 2 . 8 1 3 6 3 . 10 5 1
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弦径一断
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、 横纹抗张强度
( k g f /
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“
)
1 2
、 横纹抗压比
例极限强度
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1 3
、 冲击抗弯强度
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“
)
1 4
、 顺纹抗剪强度
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“
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1 5
、 硬度 ( k g f / e m Z )
弦径16 、 抗 劈 性
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一 8 9 一
表2 长苞铁杉材性的等级和各向异性
性 质 项 目 径 、 弦向差异%
气密度 (g / em“ ) 干 (含水率5 % 1)公 定
中 I“ 1
中 [“ ]
级
(略轻 ) `“ ’
体 积 干 缩 系 数 (% )
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抗 弯 强 度 (k g f / emZ )
抗 弯 弹 性 模 量 (k g f / c mZ )
横 纹 抗 张 强 度 (k g f / c mZ )
横纹抗压比例极限强度 k (g f / c m“ )
冲 击 抗 弯 强 度 (k g f 一M / emZ )
顺 纹 抗 剪 强 度 (k g f / emZ )
硬 度 (k g f / em么 )
抗 劈 性 (k g f / em)
中 【“ 〕
中 【“ ’
中 〔 “ ]
中 〔“ ’
径 、 弦差异干缩 1.3 7, 属中
中至高 I。 ]
低 l “ ]
中 ’ “ , (略硬 【“ ’ )
多为弦向强度高于径向 。 这与长苞铁杉的构造特点相一致 。 弦向受力 , 早晚材均负荷 , 而径
向受力破坏常在质软的早材部分 1 “ ’ 。 铁杉单列木射线 , 对强度所起的作用也不大 ’ “ { 。
长苞铁杉纵面硬度中 , 弦面强度值高于径面 , 平均差 7 . 7 % 。
2
. 长苞铁杉不同离地高度的木材物理力学性质指标
根据样木实际情况 , 在表 3 中 列 出 五 株样木第 工段 ( 1 . 3一 3 . 3米 ) 、 第 丑 段 ( 5 . 3一
7
.
3米 ) 和第三株样木第 工 、 五 、 皿段 ( 9 . 3一 1 1 . 3米 ) 的物理力学指标。
自表 3 可看出 , 从第 工段至第 亚段 , 密度和晚材百分率各提高 4 . 9和 3 . 6% , 年轮宽度减
小 9 . 4% 。 顺纹抗压强度约提高 10 % , 抗弯强度和弹性模量各提高 3 一 6 %和 6 一 8 % , 冲击
抗弯强度和端面 、 径面硬度也有提高 。 以上这些强度特性均与密度有相关关系 , 下节详述 。
横纹抗张强度和横纹抗压比例极限强度沿树高方向是一致性减小 , 或至梢部稍有回增 。
顺纹抗剪 、 抗劈性和弦面硬度沿树高方向变化很小 。 这些强度特性 , 除弦向横纹抗压和密度
仅存在可靠度为 0 . 75 的回归关系外 , 均与密度无相关关系 。 这说明这些强度性质除受木材实
质多少的影响外 , 其构成分子的排列尚有较大作用 。
3
. 长苞铁杉株间木材物理力学性质的差异
从表 4 可看出 , 5 株样木株间密度差异 15 。 23 % , 除抗劈性外一般强度的差异百 分 率都
高于这一数字。 株间抗弯极限强度 、 抗弯弹性模量和冲击抗弯强度差异方面 , 径 、 弦 向情况
相近 , 弦向稍大 。 其它强度 , 一般株间是径向强度的差异高于弦向 。
5 株样木中 , 第四株密度最低 、 晚材百分率最小 , 各种强度的平均值在 5 株中也多属最
小 。 第五株的密度和晚材率最高 , 各种强度株平均值最大者也数它居多。
第三株密度和晚材率虽较第五株稍低 , 但径向每厘米年轮数最多 , 年轮宽度最小 , 晚材
木质分布更均匀 。 所以 , 顺纹抗压强度 、 抗弯极限强度和弦向抗弯弹性模量都是 5 株株平均
值中的最大者 。 由此可见 , 在宏观特征中 , 年轮宽度或径向每厘米年轮数也是值得考虑的因
素。 美国木材标准中有这方面的项目规定 , 是有道理的 。
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ǎ瑞)呼琳
一 94 一
从表 4 可知 , 株间年轮宽度差异高于密度和晚材率 。 这与从表 1变异系数分析所得结果
是一致的 。
4
. 长苞铁杉木材的吸水性
在 长苞铁杉的产地 , 木材多水运 。 1F[ 此 , 木材吸水规律是木材运输中 , 也是加工利用中
应考虑的因素。
从表 5 可知 , 长苞铁杉在最大吸水程度时所含水的重量相当于绝干木材的 1 . 5倍 。 3 x 3 又 1
(顺纹 ) 厘米试件入水 2 小时即可达最大吸水量的 48 . 12 % , 12 天 后的含水程度巳超过吸水
饱和含水率的 2邝 , 42 天后的吸水能力已很低 , 72 天则近于饱和 。
从表 3 知 , 第 亚段木材密度平均值高于第 工段 。 表 5 则表明 , 浸水初始时 , 第 五段木材
的吸水比第 工段慢 , 至 12 天两段情况方相近 。
第四株密度在各株间最低 , 而它的吸水速率则最快 , 最大吸水率高于平均值 1 4 . 5 6% 。
从以上分析可看出 , 长苞铁杉株间和株内不同高度处木材吸水性的差异与密度有密切关
系 。
5
. 估计密度和各种强度性质回归关系的试验方式
国内外许多试验表明 L” ” ` 。 ’ , 在木材密度和强度性质间存在着可寻的函数关系 。 而在
一个树种研究范围内 , 应该采用何种试验方式探求它的上述关系 , 则未见报道 。 我们认为 ,
可能采用的方法有两种 : 用各试样木段的密度和强度算术平均数进行回归分析 (以下简称第
一种试验方法 ) , 或对每一强度试件均同时进行密度测定 (简称第二种试验方法 ) 。
在本文长苞铁杉研究的试验和分析中 , 采用了上述两种方法 。 结果列于表 6 。
从表 6 可见 , 相同相关因数可同时存在两种相关关系 (y 二 k x + b和 y = a妙 ) , 如径向抗
弯弹性模量 ( a 均 0 . 01 ) 和径向冲击能量 ( a 均 0 . 05 ) 。 这是因同种木材密度变化有一定范
围 , 如某区段 曲率变化不大 , 出现上述情况就可理解 。
从表 6 还可知 , 用第二种方法 , 长苞铁杉密度和抗弯弹性模量 、 冲击强度 、 冲击能量 、
径向抗弯强度存在相关关系 ; 用第一种方法 , 它们之间就不存在这种关系 。 顺纹抗压强度和
弦向抗弯强度 , 用两种方法都可获得回归关系 , 但第二种方法的危险率 ( a ) 小 , 即可靠程
度高 。 根据试验结果 , 我们认为 , 要在同种木材中求得密度和各种强度的精确回归关系 , 应
采用第二种试验方法 。
6
。 长苞铁杉密度和各种强度性质的回归关系
在美国木材手册 【` ” ’ 中 , 顺纹抗压强度 、 静曲弹性模量和密度的关系是一元 线 性 回 归
( y = kx + b)
, 其它强度性质和密度的关系则为幂函 数 (y 二 a x b ) 。 而 B A H H H 〔吕 ’ 仅 对 顺
纹抗压强度 、 静曲极限强度 、 冲击强度和密度提出了回归关系 , 均采用直线方程 。
我们在分析时 , 顺纹抗压采用一元线性回归 , 径向抗弯强度用幂函数 , 其它强度性则尝
试用直线和幂曲线两种形式 。 从表 6 结果看 , 把木材密度和各种强度的关系都看作直线相关
是不妥的 。 它们的关系 , 有些应采用幂函数形式 。
一 9 5 一
一一 、 、 _ 测定次数和 2 3 4 1 5浸水时间试样类别 一_ __ 2小时 1天 2天 4 天 7 天一沛薇祥数 一\ 一全 部 试 件 54 6 9。 98 8 2。 7 8 3 9。 4 0 6 9。 9 9 10 2。 2 9
( 8
。
4 2 6 5 )( 7
。
468 6 ( )7
。
6 920 )( 7
。
8 3 0 1( )7
。
9 14 5 )
4 8
。
2 6 1 5
。
92 46
。
32 6 6
。
6 7 90
。
3 4
1
。
3一 3 .3米 3 3 7 0 。 2 6 8 4 。 0 8 94 。 3 6 0 12。 9 5
( 9
。
8 23 8 )( 8
。
7 3 3 5 )( 9
。
10 3 0 ( ) 9
。
4 3 12 )
5
.
7一 7 .3米 1 968 。 3 7 9 9。 67 9 1。 0 8 9 9。 0 0 0 0 1。 8 5
( 3
。
94 7 7 ( )3
。
8 2
’
2 5( )3
。
76 0 1 )( 9
。
24 64 ( )4
。
2 52 2 )
9
.
3 一 1 1。 3米 2 8 0 。 3 5( 2。 4 0 0 )0 9。 06 9 9。 5 50 1 1。 7 0 1 5。 1 5
( O
。
0 0 0 0 )( 0
。
2 0 0 5 )( 0
。
0 0 0 1( )0
。
50 50 )
第 一 株 8 67 。 64 8 3 。 0 0 93 。 1 5 97 。 0 0 3 9 1。 4 5
( 4
。
7 0 3 2 )( 4
。
0 8 53 )( 4
。
3 160 ( )4
。
53 7 5 )( 5
。
0 10 2 )
第 二 株 96 9。 17 8 2一 2 2 2 9。 97 1 9。 8 3 10 3 。 14
( 8
。
6 92 5 )( 8
。
7 8 2 5( ) 9
。
6 7 57 )( 0 1
。
2 156 )( 10
。
8 4 97 )
第 三 株 20 6 9。 93 8 1。 7 7 2 9。 1 5 9 5。 3 0 0 1 1。 24
( 9
。
2 13 3 )( 7
。
0 4 53 ( )6
。
4 96 2 ( )6
。
18 6 6 ( ) 5
。
93 3 5 )
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株
四五第一
注 : 全部试件一栏第三行数字是达最大吸水程度的百分率 ( % ) , 第一行数字均 为 该 时 的 木 材 含 水
率 (% ) 。
横纹压力和硬度 , 采用木段的密度和强度的平均数进行回归分析 。 结果是 , 径向横纹压
力 、 弦面硬度与密度 , 不具回归关系 。 弦向横纹压力与密度的回归关系的 a 值虽高 , 但仍与
其它已确定具相关关系的强度性质一并列于表 7 。
密度是木材的一个重要材性指标 , 它的测定较为简便 。 表 7 的回归方程 , 不仅从数量上
揭示了密度和各种强度的关系 , 并为我们通过简单的密度测定而估计各种主要强度值提供了
依据 。 这使材性试验结果能起更大的作用 。
回归线一般只适用于原来试验范围 , 不得随意扩大 。 多种木材密度和强度数据得出的回
归方程 , 在应用中又有限定 。 因一个树种木块间的强度数值较树种间强度平均值随密度变化的
指数大 ’ ` 。 」。 这说明 , 如果有全国主要树种密度和强度的回归方程 , 再配合各个树种的相关
关系 , 则估计的结果会更准确 , 作用也将更大 。
一 9 6 一
性 的 侧 定
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“ · 0 7 4 ` , …` 9· 5 4 0 0 , { ` 7 . 9 3 4` , {
1 0 6
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6 6 11 2 0
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1 0 3 3 ) 5
。
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结 论
长苞铁杉材性平均值为 : 公定密度 。 . 4 6 4 59 / c m “ , 体积全干缩率 7 . 95 % , 顺纹抗压 强度
5 1 9k g f /
e m
Z , 弦向抗弯强度 i o o Zk g f / e m “ , 弦 向抗弯弹性模量 i , 2 9 1 , o o o k g f / e m Z , 断面强度
52 k6 g f /
c m
Z 。 以上数值在针 、 阔叶树材的各种材性指标等级中属 “ 中等” 级 , 但在针叶 树材
中属 “ 硬 ” 级 。
含水率 15 %的密度与晚材百分率的回归式为 :
Y = 7
。
9 22 + 7 6
。
3 8 8 1 X
公定密度与晚材百分率的回归式 :
Y = 0
。
8 17 5 + 1 0 9
。
0 8 1 7 X
一 口7 一
表6 木材密度和各种强度在两种试验方法和两种回归方式下的回归关系
相关因素和 公 定 密 度 气 干 密 度
相关种类
第一种试验方法 第二种试验方法 第一种试验方法 第二种试验方法
y = kx +b y = a 妙 y = kx +b y = a xb y = kx +b y = a bx y = kx +b y = a妙
顺纹抗压强度 … +
( 0
。
05 ) {( 0
。
01 )
抗弯 弦向 + +… … +强度 ( 0。 05 ) ( 0。 01 ) 一 {一 … ( 0。 01 )
径向 + +
( 0
。
01 ) ( 0
。
01 )
抗弯 弦向 +
弹性 ( 0。 2 5 )
模量 径向 ( 0
。
10 ) + +
( 0
。
01 ) ( 0
。
01 )
冲击 弦向
强度 径向 +
( 0
。
05 )
冲击 弦向
能量 径向 + +
f ( o
·
05 ) ( 0
。
05 )
这种相关关系 , 或未一一作对应的测定 , 故未进行该项回归分析 。
2
. 表内括弧中的数字为危险度 ( a ) , 可靠度则为 1 一 a 。
用二种方式探求木材密度和各种强度的回归关系 : 用各试材木段密度和强度的算术平均
值进行 回归分析 , 或对每一强度试件同时进行密度测定 。 对比结果表明 , 后一种方式为好 。
文中列出木材密度和各种强度的回归方程 16 个 , 其中有一元线性回归 , 也 有 幂函数形
式 。 我们认为 , 把木材密度和各种强度关系均作直线相关是不妥的 。
一 9 8 一
衰 7 长苞铁杉的木材密度和各种强度性质间的回归方程
强 度 类 别 回 归 方 程 {
回归方差与
1剩余方差的…比值 (F )
回归显著性
F的检验
剩余标准
离差 (S )
木 材 含 水 率 15 %的 气 干 密 度
顺纹 抗压 强 度 Y = 12 2 2 . 93 X一 1 8 0。 96 39 。 1 9
7
。
35
3 1
。
87
F 。 : 。 ; (1, 7 4 ) 一 7
。
0 1带 . { 3 9
.
7 3
抗弯强度 弦向径向
Y = 1 7 3 9
。
3 2X 一 1 8 。 2 1
Y = 1 8 8 9
。
7 3 X I
·
2 弓 5 `
F 。
. 。 ,
( 1
, 5 4 )
一 7
.
1 7二
F 。 : 。 l ( 1
, 6 0 )
一 7
。
0 8带辛
1 6 7
。
6 9
1 0 4
。
0 6
J几ùOlt9自,上抗弯弹性
模量
弦向
径向
Y = 1 7 6
.
9 7 8 X + 2 6
.
1 4 8
Y = 3 2 7
。
0 4 2X 一 6 6 。 7 8 2
·
7 ` 5 」F 。 · , 5 “ , 5 4 ’ 一 ` · ” 6一
7 8 }F
。 妙。 : ( l , 6 0 ) 一 7 . 0 8辛带
。
2 4 3
。
3 2 3
冲击强度 (径向 )
冲击能量 (径向 )
横纹压力 (弦向 )
Y = 1
。
6 2 0 0 X 一 0 。 3 3 2 4 4 。 5 3 F 。 : 。 5 ( l , 3 7 ) 一 4 . 1 0 . 0 。 1 7 9 7
1
一 |
气
|川州
硬 度 断面径面
Y = 7
。
6 3 5 8X 一 1。 8 9 4 0
Y = 2 5 9
。
8 5X
o
·
8 1 5 9
Y = 1 2 6 1
。
5 4 X I
·
6 9 习日
Y = 8 9 2
。
6 9X i
·
6 0 3 6
5
。
1 5
4
。
7 6
F 。 : 。 5 ( 1
, 3 7 )
一 4
。
1 0 .
F 。 巴2 5 ( l , 8 ) = 1。 5 4
F 。 巴。 。 ( 1 , 8 ) = 5 . 3 2
F 。 : 。 一 ( 1 , 8 ) 一 1 1
.
2 6 .
0
。
7 5 3 3
0
。
0 2 1 6
1 0
。
4 3
2 1
。
8 6
3 3
。
7 9
3 3
。
6 1
密 度
抗弯强度 弦向弦向
公 定
Y = 2 1 2 0
。
4 7X + 4 8
.
9 3
Y 二 2 4 9 2 。 5 9 X I
·
2 8 8 5
1 0
。
9 9
2 3
。
0 4
F 。 : 。 1 ( 1
, 5 4 )
一
7
.
1 7二
F 。 : 。 ; ( 1 , 6 0 ) · 7
。
0 8 .
1 2 4
,
4 1
1 0 6
。
2 4
抗弯弹性
模量 径向
Y = 3 4 7
。
5 1 4 X 一 4 1 。 8 8 1 4。 1 2 F 。 : 。 : ( 1 , 6 0 ) = 7 。 0 8 2 0 。 5 4 3
横纹压力 (弦向 ) Y = 3 0 6 。 3 4X o · 8 1 3 2 4。 4 6 0 。 0 2 1 8
硬 度 断面径面
Y = 1 8 6 2
。
0 9X i
·
6 7 6 9
Y = 1 3 6 3
。
6 4 X i
·
7 2 8 8
1 2
。
4 7
2 5
。
8 1
F 。 : : 5 ( 1
, 8 ) = 1
。
5 4
F 。 : 。 , ( 1
, 8 ) = 1 1
。
2 6
辛 今
F o : o x ( 1
, 8 ) = 1 1
。
2 6
辛 介
3 2
。
0 3
3 2
。
2 8
注 : 1… 示特别显著 ( a = 0 . 01) , . 示显著 ( a = 。 . 0 5) , 其余为 ( a 二 0 . 2 5) 。2 . 幂函数的回归方差与剩余方差的比值是根据强度 (Y )和密度 (X )对数 值 的一元线性关系计算
而得 。
3
. 幂函数的剩余标准离差是根据逐对 x 、 y值计算而得 。
参 考 文 献
〔 1 〕
〔 2 〕
〔 3 〕
北京林学院 , 19 80 , 树木学 , 中国林业出版社 。
成俊卿等 , 19 6 0 , 中国重要树种的木材鉴别及其工艺性质和用途 , 中国林业出版
社 。
成俊卿 、 柯病凡等 , 1 9 6 4 , 安徽木材 , 安徽农学院 。
一 99 一
〔 4〕 郑万钧 , 1 9 8 1 , 中国树种分类的研究 , 林业科学 , 17 ( 4 ) : 4 5 3一 4 5 5。
〔 5 〕 南京林学院 , 1 9 6 2 , 木材学 (高等林业院校试用教科书 ) , 中国林业出版社 。
〔 6 〕 南京林产工业学院 , 1 9 7 2 , 华东地区八种阔叶材物理力学性质试验报告 , 单行本 。
〔 7 〕 法国标准 , 1 9 7 4 , 木材物理力学试验方法 , 中国农林科学院译 。
〔 s 〕 B A H N H , C · H . , 1 9 4 9 , 木材学 (中译本 , 1 9 5 9 ) , 中国林业出版社 。
〔 9 〕 B r o w n , H . p · , A . J . p an s h in & C · C . F o r s a i t h , 1 9 5 2 , T e x t b o o k o f W o o d
T e e h n o l o g y
,
V o l l
。
〔10〕 F o er s t p r o d u e t s L a b o r a t o r y , U . S · D e Par tm e n t o f A g r i e u l t u r e , 1 9 5 7 , W o o d
H a n d b 0 O k
-
〔1 1〕 V i j盯as ar a d h i , G · a n d A · C . S e k h a r , 1 9 7 9 , S o m e S t u d i e s o n C o m P r e s s i v e
S t r e n g t h o f W o o d p ar
a l l e l t o G r a i n
,
J o u r n a l o f T h e I n d运n A e a d e m y o f W o o d
S e ie n e e
,
( 1 0 ) 2 : 7 6一 8 0。
S T U D IE S O N P H Y S I C A L A N D M E C H A N I C A L
P R O P E R T I E S O F T S U G A L O N G I B R A C T E A T A
Y i n 1S’c i , oS n g 2I’ a o 之 h a gn & W“ D a g i
( D e P a r tm e n t o f W o o d S
e j e n e e a n d eT
e h n o 1Og y )
A b s t r a C t
T s u g a l o n g i吞; a c t e a t a 15 a s p e c ie s d i s t r ib u t i n g o n l y i n C h i n a . T h js p叩 e r d e a l s w i t h
s o m e P r o P e r t ie s o f 三t , 5 w o o d , s u e h a s s p e e i f i e g r a v i t y , w id t h o f g r o w t h r i n g s , l a t e `
w o o d P e r e e n t ag
e , s h r i n k ag
e a n d s w e l l i n g o f w o o d
, e o m P er s s iV e s t er n g t h P ar a l l e l a n d
P e印 e n d ie u l a r t o t h e g ar i n , t e n s i l e s t r e n g t h P e r p e n d i e u lar t o the g r a i n , b e n d i n g
s t r e n g t h a n d s h e a r s t r e n g t h P a r a l l e l t o t he g
r a i n
,
t o u g h n e s s a n d h a r d n e s s
.
T h e 5 b o l e s
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f e r e n t he 咭h t s a n d the t o t a l .
I n t h i s r e p o r t
, r e g r e s s i o n a n a l y s e s w e r e m ad
e f o r t h e v a r ja t i o n o f P e r e e n t ag e o f
Ia t e 一w o o d a n d va r二o u s s t r e n g ht w i t h r e sP e e t t o s P e e i f i e g r a v i t y an d 1 8 r铭 r e s s io n
e q u a t i o n s w e er g iv e n as a r e s u l t
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I n r e g er s s i o n a n a l y s e s
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t h e v al u e s o f s t r e n g t h a n d S P e C i f i c g r va i t y we er d
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i n t址 s a m e s am P le , o r t he y we r e t he m e a n v a l讹 5 o f s a m P l e b oa dr . T he er s u l t s i n 任
d i e a t e d t h a t t h e f o r m e r 15 b e t t e r
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