GB/T 28993-2012 結(jié)構(gòu)用鋸材力學(xué)性能測試方法 （完整版）
1 范 圍
1 范 圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了結(jié)構(gòu)用鋸材抗彎強(qiáng)度和抗彎彈性模量、順紋抗拉強(qiáng)度、順紋抗壓強(qiáng)度、順紋抗剪強(qiáng)度、橫紋抗拉強(qiáng)度、橫紋抗壓強(qiáng)度和橫紋抗壓彈性模量、扭轉(zhuǎn)彈性模量測試方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋸材。
2 規(guī)范性引用文件
2 規(guī)范性引用文件
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GB/T 1933 木材密度測定方法
GB 50005 木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范
3 術(shù)語和定義
3.1
鋸材 lumber
經(jīng)鋸剖、再剖、干燥、刨光、截端、分等生產(chǎn)出具有一定規(guī)格尺寸、質(zhì)量等級和使用特性的鋸制產(chǎn)品。
3.2
鋸材寬度 width
鋸材窄面之間的垂直距離。
4 測試試件
4 測試試件
試件經(jīng)溫度(20±2)℃和相對濕度(65±5)％的條件下調(diào)整至衡重，對應(yīng)含水率為12％。
試件應(yīng)從足尺截面鋸材中選取，試件的長度要求按第6章規(guī)定，最大降低強(qiáng)度缺陷應(yīng)隨機(jī)放置在測試區(qū)域內(nèi)。
測試前，宜記錄試件樹種、產(chǎn)地、最大降低強(qiáng)度缺陷、干燥方法、含水率調(diào)整方法、重量和尺寸。試件的重量和尺寸的精確度為1％。
試驗(yàn)后，立即在破壞部位附近截取長15mm整截面無缺陷的含水率片，用烘干法進(jìn)行含水率測定。密度測定按GB/T 1933的規(guī)定。
5 測試條件
5 測試條件
力學(xué)性能測試應(yīng)在室內(nèi)溫度(20±2)℃和相對濕度(65±5)％的環(huán)境中進(jìn)行；有特殊研究目的，或特殊要求，可改變測試條件。選擇合適的加載速度，試件宜在1min左右破壞，破壞時間應(yīng)大于10s，小于10min。應(yīng)記錄測試時溫度、相對濕度、鋸材含水率和鋸材破壞時間。
6 測 試
6.4 順紋抗剪強(qiáng)度
順紋抗剪強(qiáng)度測試示意圖如圖5所示。加載至試件破壞為止。
說明：
l——試件；
F——荷載；
d——試件截面厚度；
b——試件截面寬度；
R3——金屬墊片倒角半徑3mm。
圖5 順紋抗剪強(qiáng)度測試示意圖
順紋抗剪強(qiáng)度fv按式(5)計算，準(zhǔn)確至0.1MPa：
fv＝0.75Fmax/db …………………………(5)
式中：
fv——順紋抗剪強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa)；
Fmax——最大荷載，單位為牛頓(N)；
b——試件截面寬度，單位為毫米(mm)；
d——試件截面厚度，單位為毫米(mm)。
鋸材可能由于如彎曲、橫紋壓縮等非剪切變形方式而發(fā)生破壞。但所有測試結(jié)果都應(yīng)用于評估剪切強(qiáng)度性質(zhì)。式(5)通過提供測試試件承載能力的標(biāo)準(zhǔn)化描述，可計算得到名義剪切強(qiáng)度。
另一種測試方法——雙跨距加載方式，示意圖如圖A.1，或其他測試方法。應(yīng)建立雙跨距與單跨距兩種測試方法的對等關(guān)系。
6.5 橫紋抗拉強(qiáng)度
橫紋抗拉強(qiáng)度測試示意圖如圖6所示，橫紋抗拉強(qiáng)度試件應(yīng)包含鋸材完整的橫截面，試件長度lh等于b/3，采用三點(diǎn)彎曲測試方法如圖6所示，加載到破壞為止，記錄最大載荷。
說明：
l——試件紋理方向；
F——荷載；
d——試件截面厚度；
b——試件截面寬度；
lh——鋸截后試件長度。
圖6 橫紋抗拉強(qiáng)度測試示意圖
橫紋抗拉強(qiáng)度ft，90按式(6)計算，準(zhǔn)確至0.1MPa：
ft，90＝(3.75Fmax/dlh)×(0.03dlh2/8003)0.2…………………………(6)
式中：
ft，90——橫紋抗拉強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa)；
Fmax——最大荷載，單位為牛頓(N)；
d——試件截面厚度，單位為毫米(mm)；
lh——鋸截后試件長度，單位為毫米(mm)。
注：(0.03dlh2/8003)0.2為因子，名義拉伸強(qiáng)度等于邊長為800mm的方形鋸材的強(qiáng)度。
6.6 橫紋抗壓強(qiáng)度和橫紋抗壓彈性模量
橫紋抗壓強(qiáng)度和橫紋抗壓彈性模量測試示意圖如圖7a)所示。通過長度為90mm，寬度為d＋10mm的一對鋼板施加荷載。測試設(shè)備的加載頭應(yīng)固定，不發(fā)生扭轉(zhuǎn)。在加載過程中，繪制出荷載-撓度曲線，如圖7c)所示。加載至鋸材發(fā)生破壞或者變形總量達(dá)到20mm，即可停止試驗(yàn)。如果試件存在發(fā)生彎扭的趨勢，則應(yīng)使用側(cè)向支撐約束在加載過程中產(chǎn)生的彎扭。
說明：
F——荷載；
d——試件截面厚度；
b——試件截面寬度；
R3——金屬承載片倒角半徑3mm；
Y軸——載荷；
X軸——變形；
Fult——極限荷載；
Fy——彈性范圍的直線偏移2mm時與撓度曲線的交點(diǎn)對應(yīng)荷載；
△e——變形差；
△F——荷載差；
F0.1b——0.1b變形對應(yīng)荷載。
圖7 橫紋抗壓強(qiáng)度和橫紋抗壓彈性模量測試示意圖
橫紋抗壓強(qiáng)度fc，90按式(7)或式(8)計算，準(zhǔn)確至0.1MPa：
fc，90＝Fult/90d …………………………(7)
式中：
fc，90——橫紋抗壓強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa)；
Fult——極限荷載，單位為牛頓(N)；
d——試件截面厚度，單位為毫米(mm)。
fc，90＝F20/90d …………………………(8)
式中：
fc，90——橫紋抗壓強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa)；
F20——變形總量達(dá)到20mm時荷載，單位為牛頓(N)；
d——試件截面厚度，單位為毫米(mm)。
屈服強(qiáng)度fc，90y按式(9)計算，準(zhǔn)確至0.1MPa：
fc，90y＝Fy/90d …………………………(9)
式中：
fc，90y——屈服強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa)；
Fy——彈性范圍的直線偏移2mm時與撓度曲線的交點(diǎn)對應(yīng)荷載，單位為牛頓(N)。
橫紋抗壓彈性模量Kc，90按式(10)計算，準(zhǔn)確至10MPa：
Kc，90＝(△F/△e)/90d …………………………(10)
式中：
Kc，90——橫紋抗壓彈性模量，單位為兆帕(MPa)；
△F/△e——荷載-撓度曲線的斜率，單位為牛頓每毫米(N/mm)。
6.7 扭轉(zhuǎn)彈性模量
扭轉(zhuǎn)彈性模量的測試示意圖如圖8所示。位于夾持端部與扭轉(zhuǎn)平面之間的鋸材長度為LT，LT長度等于18d，對長度為lt的手柄加載F獲得扭曲，lt長度為500mm。
說明：
1——夾持端部；
2——扭轉(zhuǎn)平面；
LT——扭轉(zhuǎn)后的試件長度；
lt——扭轉(zhuǎn)后手臂水平長度；
θ——扭轉(zhuǎn)角度。
圖8 扭轉(zhuǎn)彈性模量測試示意圖
扭轉(zhuǎn)彈性模量Gt，0按式(11)計算，準(zhǔn)確至10MPa：
Gt，0＝LTlt/bd3[1－0.63(b/d)]×(△F/△θ)…………………………(11)
式中：
Gt，0——扭轉(zhuǎn)彈性模量，單位為兆帕(MPa)；
LT——扭轉(zhuǎn)后的試件長度，單位為毫米(mm)；
lt——扭轉(zhuǎn)后手臂水平長度，單位為毫米(mm)；
△F/△θ——荷載-扭轉(zhuǎn)角度曲線的斜率，單位為牛頓每度[N/(°)]。
附錄A 順紋抗剪強(qiáng)度雙跨測試
附 錄 A
(規(guī)范性附錄)
順紋抗剪強(qiáng)度雙跨測試
作為測試順紋抗剪強(qiáng)度替代方法，單跨測試示意圖如圖5所示，雙跨測試示意圖如圖A．1所示，在此測試中，在加載之前應(yīng)確定所有支撐點(diǎn)。然后加載至鋸材被破壞，極限荷載為Fult，順紋抗剪強(qiáng)度fv按式(A．1)計算，準(zhǔn)確至0．1MPa：
fv＝0．516Fult/db …………………………(A．1)
式中：
fv——順紋抗剪強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa)；
Fult——極限荷載，單位為牛頓(N)；
b——試樣寬度，單位為毫米(mm)；
d——試樣厚度，單位為毫米(mm)。
雙跨測試的順紋抗剪強(qiáng)度比單跨的大，因而評估針葉材鋸材順紋抗剪強(qiáng)度時，順紋抗剪強(qiáng)度與抗彎強(qiáng)度比值要高。
說明：
l——試件；
F——荷載；
d——試件截面厚度；
b——試件截面寬度；
R3——金屬墊片倒角半徑3mm。
圖A．1 順紋抗剪強(qiáng)度雙跨測試示意圖
