物体的各向同性与木材的各向异性
(2017-11-24 05:39:57)
物体的各向同性和各向异性是指其物理性质在不同方向测量是相同的还是不同的。如果各个方向的测量结果是相同的,说明其物理性质与取向无关,就称为各向同性。所有气体,液体(液晶除外),以及非晶质物体都显示各向同性。
如果物体的物理性质和取向密切相关,不同取向测量的结果不同,就称为各向异性,如木材,晶体等都显示各向异性。
人类对物体的各向异性认识,有悠久的历史。从猿进化到人,‘有巢氏’用木筑巢于树上,以防野兽伤害。以后建筑房屋也用树木构架。木工成为最原始的工种。人们发现木材在纵向和横向上物理性质是不同的。
人们发现,伐倒的木材,经过一段时间的干燥,从含水饱和态到无水,木材会发生收缩,沿树干方向(顺纹)干缩为0,1-0,3%,横纹径向干缩为3,66%,弦向干缩最大,竟达9,63%。木材体积干缩为13,8%。因此当木材纹理不直不匀,表面和内部水分蒸发速度不一致,各部分干缩程度不同时,就出现弯曲,扭转等不规则变形,干缩不匀就会出现裂缝。
木材的各向异性还表现在抗拉抗压强度上,木材沿树干方向之强度较垂直于树干的横向大得多。这是由于木材纤维纵向连接最强,故顺纹抗拉强度最高。木材顺纹受压,每个细胞都好像一根管柱,压力大到一定程度,细胞壁内翘曲,然后破坏。故顺纹抗压强度比顺纹抗拉强度强度小。
横纹受压,管形细胞容易压扁,所以抗压强度仅为顺纹抗压强度的1/8左右。弯曲强度介于抗拉抗压之间。
木材热导率也显示各向异性,其纵向热导率为0.38瓦/米度,横向热导率为0,14-0,17瓦/米度。
后来人们注意到
晶体的各向异性,即沿晶体的不同方向,原子排列的周期性和疏密程度不尽相同,由此导致晶体在不同方向的物理性质也不同。
晶体的各向异性具体表现在晶体不同方向上的弹性模量,硬度,断裂强度,屈服强度,热膨胀系数,导热性,电阻率,电位移矢量,电极化强度,磁化率和折射率等都是不同的。
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