GB/T 28993-2012 结构用锯材力学性能测试方法 （完整版）
1 范 围
1 范 围
本标准规定了结构用锯材抗弯强度和抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、横纹抗拉强度、横纹抗压强度和横纹抗压弹性模量、扭转弹性模量测试方法。
本标准适用于锯材。
2 规范性引用文件
2 规范性引用文件
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GB/T 1933 木材密度测定方法
GB 50005 木结构设计规范
3 术语和定义
3.1
锯材 lumber
经锯剖、再剖、干燥、刨光、截端、分等生产出具有一定规格尺寸、质量等级和使用特性的锯制产品。
3.2
锯材宽度 width
锯材窄面之间的垂直距离。
4 测试试件
4 测试试件
试件经温度(20±2)℃和相对湿度(65±5)％的条件下调整至衡重，对应含水率为12％。
试件应从足尺截面锯材中选取，试件的长度要求按第6章规定，最大降低强度缺陷应随机放置在测试区域内。
测试前，宜记录试件树种、产地、最大降低强度缺陷、干燥方法、含水率调整方法、重量和尺寸。试件的重量和尺寸的精确度为1％。
试验后，立即在破坏部位附近截取长15mm整截面无缺陷的含水率片，用烘干法进行含水率测定。密度测定按GB/T 1933的规定。
5 测试条件
5 测试条件
力学性能测试应在室内温度(20±2)℃和相对湿度(65±5)％的环境中进行；有特殊研究目的，或特殊要求，可改变测试条件。选择合适的加载速度，试件宜在1min左右破坏，破坏时间应大于10s，小于10min。应记录测试时温度、相对湿度、锯材含水率和锯材破坏时间。
6 测 试
6.4 顺纹抗剪强度
顺纹抗剪强度测试示意图如图5所示。加载至试件破坏为止。
说明：
l——试件；
F——荷载；
d——试件截面厚度；
b——试件截面宽度；
R3——金属垫片倒角半径3mm。
图5 顺纹抗剪强度测试示意图
顺纹抗剪强度fv按式(5)计算，准确至0.1MPa：
fv＝0.75Fmax/db …………………………(5)
式中：
fv——顺纹抗剪强度，单位为兆帕(MPa)；
Fmax——最大荷载，单位为牛顿(N)；
b——试件截面宽度，单位为毫米(mm)；
d——试件截面厚度，单位为毫米(mm)。
锯材可能由于如弯曲、横纹压缩等非剪切变形方式而发生破坏。但所有测试结果都应用于评估剪切强度性质。式(5)通过提供测试试件承载能力的标准化描述，可计算得到名义剪切强度。
另一种测试方法——双跨距加载方式，示意图如图A.1，或其他测试方法。应建立双跨距与单跨距两种测试方法的对等关系。
6.5 横纹抗拉强度
横纹抗拉强度测试示意图如图6所示，横纹抗拉强度试件应包含锯材完整的横截面，试件长度lh等于b/3，采用三点弯曲测试方法如图6所示，加载到破坏为止，记录最大载荷。
说明：
l——试件纹理方向；
F——荷载；
d——试件截面厚度；
b——试件截面宽度；
lh——锯截后试件长度。
图6 横纹抗拉强度测试示意图
横纹抗拉强度ft，90按式(6)计算，准确至0.1MPa：
ft，90＝(3.75Fmax/dlh)×(0.03dlh2/8003)0.2…………………………(6)
式中：
ft，90——横纹抗拉强度，单位为兆帕(MPa)；
Fmax——最大荷载，单位为牛顿(N)；
d——试件截面厚度，单位为毫米(mm)；
lh——锯截后试件长度，单位为毫米(mm)。
注：(0.03dlh2/8003)0.2为因子，名义拉伸强度等于边长为800mm的方形锯材的强度。
6.6 横纹抗压强度和横纹抗压弹性模量
横纹抗压强度和横纹抗压弹性模量测试示意图如图7a)所示。通过长度为90mm，宽度为d＋10mm的一对钢板施加荷载。测试设备的加载头应固定，不发生扭转。在加载过程中，绘制出荷载-挠度曲线，如图7c)所示。加载至锯材发生破坏或者变形总量达到20mm，即可停止试验。如果试件存在发生弯扭的趋势，则应使用侧向支撑约束在加载过程中产生的弯扭。
说明：
F——荷载；
d——试件截面厚度；
b——试件截面宽度；
R3——金属承载片倒角半径3mm；
Y轴——载荷；
X轴——变形；
Fult——极限荷载；
Fy——弹性范围的直线偏移2mm时与挠度曲线的交点对应荷载；
△e——变形差；
△F——荷载差；
F0.1b——0.1b变形对应荷载。
图7 横纹抗压强度和横纹抗压弹性模量测试示意图
横纹抗压强度fc，90按式(7)或式(8)计算，准确至0.1MPa：
fc，90＝Fult/90d …………………………(7)
式中：
fc，90——横纹抗压强度，单位为兆帕(MPa)；
Fult——极限荷载，单位为牛顿(N)；
d——试件截面厚度，单位为毫米(mm)。
fc，90＝F20/90d …………………………(8)
式中：
fc，90——横纹抗压强度，单位为兆帕(MPa)；
F20——变形总量达到20mm时荷载，单位为牛顿(N)；
d——试件截面厚度，单位为毫米(mm)。
屈服强度fc，90y按式(9)计算，准确至0.1MPa：
fc，90y＝Fy/90d …………………………(9)
式中：
fc，90y——屈服强度，单位为兆帕(MPa)；
Fy——弹性范围的直线偏移2mm时与挠度曲线的交点对应荷载，单位为牛顿(N)。
横纹抗压弹性模量Kc，90按式(10)计算，准确至10MPa：
Kc，90＝(△F/△e)/90d …………………………(10)
式中：
Kc，90——横纹抗压弹性模量，单位为兆帕(MPa)；
△F/△e——荷载-挠度曲线的斜率，单位为牛顿每毫米(N/mm)。
6.7 扭转弹性模量
扭转弹性模量的测试示意图如图8所示。位于夹持端部与扭转平面之间的锯材长度为LT，LT长度等于18d，对长度为lt的手柄加载F获得扭曲，lt长度为500mm。
说明：
1——夹持端部；
2——扭转平面；
LT——扭转后的试件长度；
lt——扭转后手臂水平长度；
θ——扭转角度。
图8 扭转弹性模量测试示意图
扭转弹性模量Gt，0按式(11)计算，准确至10MPa：
Gt，0＝LTlt/bd3[1－0.63(b/d)]×(△F/△θ)…………………………(11)
式中：
Gt，0——扭转弹性模量，单位为兆帕(MPa)；
LT——扭转后的试件长度，单位为毫米(mm)；
lt——扭转后手臂水平长度，单位为毫米(mm)；
△F/△θ——荷载-扭转角度曲线的斜率，单位为牛顿每度[N/(°)]。
附录A 顺纹抗剪强度双跨测试
附 录 A
(规范性附录)
顺纹抗剪强度双跨测试
作为测试顺纹抗剪强度替代方法，单跨测试示意图如图5所示，双跨测试示意图如图A．1所示，在此测试中，在加载之前应确定所有支撑点。然后加载至锯材被破坏，极限荷载为Fult，顺纹抗剪强度fv按式(A．1)计算，准确至0．1MPa：
fv＝0．516Fult/db …………………………(A．1)
式中：
fv——顺纹抗剪强度，单位为兆帕(MPa)；
Fult——极限荷载，单位为牛顿(N)；
b——试样宽度，单位为毫米(mm)；
d——试样厚度，单位为毫米(mm)。
双跨测试的顺纹抗剪强度比单跨的大，因而评估针叶材锯材顺纹抗剪强度时，顺纹抗剪强度与抗弯强度比值要高。
说明：
l——试件；
F——荷载；
d——试件截面厚度；
b——试件截面宽度；
R3——金属垫片倒角半径3mm。
图A．1 顺纹抗剪强度双跨测试示意图
