[发明专利]一种木材横向剪切强度测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种木材横向剪切强度测量装置及方法，属于木制品质量评价领域。

背景技术：

木质轴销或榫是木结构和实木家具常用的连接方式，木质轴销或榫的剪切强度直接关系到木结构和实木家具的结构强度。为了制造高剪切强度的木质轴销或是筛选高剪切强度的木质轴销材料，需要测量木材的横向剪切强度。

木材抗剪强度视外力作用于木材纹理的方向，分为顺纹抗剪强度和横纹抗剪强度。GB/T1937-2009木材顺纹抗剪强度试验方法、GBT 17517-1998胶粘剂压缩剪切强度试验方法--木材与木材、QB/T 1093-2013家具实木胶接件剪切强度的测定等国家或行业标准中规定了木材顺纹抗剪强度试验方法，但目前尚未有木材横向剪切强度测量方法的标准。没有木材横向剪切强度测量方法标准的理由是，对于一般的木材构件发生横纹剪切的现象不仅罕见，而且横纹剪切总是伴随着横向压坏纤维产生拉伸作用而并非单纯的横纹剪切，因此通常不作为材性指标进行测定。但是，对于用木质轴销连接的木结构，木质轴销发生横纹剪切破坏的现象多见，测定木材的横向剪切强度十分必要。

另外，正由于木质轴销横纹剪切破坏现象并非单纯的横纹剪切破坏，还伴随纤维产生拉伸破坏，因此，木质轴销横纹剪切强度除受木质轴销材自身材性的影响外，还受被接合木构件材性的影响。用传统的纯剪切测试方法无法正确评价木质轴销横纹剪切强度，需要一种与木结构实际受力特征相近的木质轴销横纹剪切强度测量方法，但是目前尚无此种模式的木材横向剪切强度测量方法。

发明内容

本发明提出的是一种木材横向剪切强度测量装置及方法，其目的旨在解决用传统的测量装置和纯剪切测试方法无法正确评价木质轴销横纹剪切强度的问题。

本发明的技术解决方案：其结构包括测量木材试件（1），A、B、C、D、E五块木材填块（2），左、右支承座（3），加载头（4），左、右夹紧头（5），其中测量木材试件（1）的上表面接A、B、C三块木材填块（2），测量木材试件（1）下表面接D、E二块木材填块（2），所述的A木材填块（2）的表面接左夹紧头（5），C木材填块（2）的表面接右夹紧头（5），B木材填块（2）的表面接加载头（4），所述的D木材填块（2）的下表面接左支承座（3），E木材填块（2）的下表面接右支承座（3）。

木材横向剪切强度测量方法的原理是：在模拟木构件的木质轴销接合点的实际受力状态，利用剪刀口原理，通过力学试验机加载，实现木材横向剪切强度的测量。

具体测量方法，包括

1）左右支承座（3）、加载头（4）、左右夹紧头（5）必须用金属制作而成，左右支承座（3）、加载头（4）、左右夹紧头（5）宽度尺寸为30mm，高度尺寸应大于20mm，保证测试过程中有足够的刚性不变形；

2）五块木材填块（2）必须采用与木构件的材性相同木材制作而成，否则会影响测试正确性；高度≥20mm；

3）被测量木材试件（1）两端通过衬垫有木材填块（2）的左、右夹紧头（5）和衬垫有木材填块（2）的左右支承座（3）夹紧；

4）加载头（4）与左右支承座（3）之间的间隙要严格控制在0.5mm，否则会影响测试正确性；力学试验机的加载速度控制在2～3mm/min。

本发明的有益效果是：

1）解决了正确评价木质轴销横纹剪切强度的问题；

2）在模拟木构件的木质轴销接合点的实际受力状态，利用剪刀口原理，通过力学试验机加载，实现木材横向剪切强度的测量；

3）在支承座、加载头及夹紧头与被测量木材试件之间衬垫了与木构件的材性相同木材填块，力学试验机加载的力均通过木材填块（2）施加到被测量木材试件（1）上，由于木材填块（2）与木构件的材性相同，使测试的加载过程十分接近于木质轴销的实际受力状态，用该方法获取的测试结果，能真实反映木质轴销横纹剪切强度，即木材横纹剪切强度。

附图说明

图1是木材横向剪切强度测量装置的示意图。

图中的1是测量木材试件，2是木材填块，3是左、右支承座，4是加载头，5是左、右夹紧头，F₁是力学试验机施加的测试载荷，F₂是支承座对木材试件反作用力。

具体实施方式