DIN 52185 木材测试 - 平行于纤维方向的抗压强度测定

德国标准化协会 (DIN) 制定的“DIN 52185 木材测试 - 顺纹抗压强度测定”标准描述了一种使用小型无瑕疵样品测定木材顺纹抗压强度的方法。根据该标准测定的抗压强度值不易应用于结构构件，因为其强度取决于木材的尺寸和质量（生长特性、木材缺陷）。该标准省略了测定杨氏模量的测试程序。

就本标准而言，抗压强度是指相对于试样的初始横截面在压缩载荷下产生的最大力。

为了确定木材在纹理方向的抗压强度，需要以下测试设备：

• 长度测量装置（微米或类似装置），可以确定样品尺寸，精度为 0,1 毫米。
• 压缩试验机（例如，符合 DIN 51 221 标准的拉伸试验机的压缩试验机，或符合 DIN 51223 和 DIN 51220 标准的 1 级压缩试验机）是一种将样品压缩在两块位于中心的平坦硬化钢板之间的装置。两块钢板中至少有一块必须可移动地安装在球形体上，并可在垂直方向上移动。
• 力测量装置必须支持高达 1% 的最大压缩力的测量。

测定抗压强度时，应尽可能使用横截面积为正方形且边长为20毫米的立方体试样。对于纹理非常不规则的木材，尤其是那些有大量互锁纹理区域的木材，应尽可能使用横截面尺寸较大的试样（边长可达50毫米），以便记录至少五个生长环或生长区。试样沿纹理方向的长度（高度）应在1,5毫米至3毫米之间。试样表面应足够平整光滑，以便测量尺寸精度达到0,1毫米。生产应在气候可控的环境中进行，确保相对表面（尤其是端面）的平行度以及相邻表面的垂直度。

测试前，样品必须存放在潮湿环境中，直至在标准气候（20°C ± 1°C 和 65% ± 3% 相对湿度，符合 DIN 50014 标准）下达到恒重。在恒温恒湿环境中，如果样品重量与 24 小时内上次称重相比变化不超过 0,1%，则视为已达到恒重。

在材料工程和林业领域，标准化的测试程序对于确保用于建筑、家具和各种工业用途的木制品的质量、可靠性和安全性至关重要。其中一项基本标准是 DIN 52185。该标准提供了一种严格的方法来评估木材沿纹理方向的抗压强度。虽然现代欧洲和国际标准已经发展到吸收或取代了该标准的要素，但 DIN 52185 仍然是一个基本的参考标准。

DIN 52185 标准的制定是为了满足对木材受压力学性能的统一评估方法的需求，而受压力学性能是建筑梁、柱和承重构件等结构应用的关键因素。在此之前，测试方法差异很大，导致材料性能和安全评估不一致。

虽然该标准尚未正式撤销，但它提议过渡到新的标准，例如“DIN EN 408 木结构 - 结构木材和胶合层压木材 - 某些物理和机械性能的测定”，这些标准在原有程序的基础上进行了改进。不过，DIN 52185 仍然有效。

该标准的主要目的是测定木材顺纹抗压强度，这是一种基本的机械性能，用于测量木材样品在轴向压缩下断裂前能够承受的荷载大小。该测试对于以下方面至关重要：

• 结构设计：工程师使用数据来计算桥梁、屋顶和框架中木材构件的安全承载能力。
• 质量控制：制造商通过评估木材生产的批次一致性来确保符合建筑法规。
• 研究与开发：科学家研究木材种类的差异、加工效果（例如干燥或化学浸渍）以及环境对强度的影响。

本标准适用于通常取自软木或硬木的实木样品，除非另有规定，否则不涵盖胶合板或单板层积材等工程产品。本标准强调沿纵纹方向进行测试，由于纤维素纤维的排列方向，纵纹方向是木材最坚固的方向。

通过标准化试样尺寸、加载速率和断裂标准等变量，DIN 52185 最大限度地减少了实验误差并确保了不同实验室和国家之间结果的可比性。

DIN 52185 标准概述了一套简单而严格的压缩测试方案，该方案专为材料实验室常见的万能试验机而设计。该程序主要包括以下步骤：

• 样品制备：选取尺寸为 20 毫米 x 20 毫米 x 300 毫米（截面 x 长度）的干净无瑕木材样品，其长度方向与木纹方向平行。将样品放入受控气候室中，使其达到标准含水率（建筑级木材通常为 12%），以模拟使用条件。精确测量初始尺寸和质量。
• 装置：将试样垂直放置在试验机的加载板之间，确保其端面平整且垂直于纤维方向。施加轻微预紧力（约为预期最大载荷的1%）以确保试样牢固定位。
• 加载和测试：以每分钟1毫米的恒定速率施加压缩力，直至失效。失效定义为达到最大或明显的屈曲/压溃程度后，载荷下降10%。持续记录载荷-变形数据，绘制应力-应变曲线。测试速度确保准静态条件，避免动态效应。
• 计算和报告：将最大荷载除以初始横截面积，计算抗压强度。如果采用曲线计算，则结果将与弹性模量一并报告。报告内容包含木材种类、密度和任何异常情况的详细信息。

应采取安全预防措施，例如在机器周围使用防护罩，以防止碎片危险。

DIN 52185 标准为欧洲木结构设计规范提供了可靠的数据，对木材行业产生了深远的影响。例如，该测试得出的抗压强度值决定了建筑规范中的允许应力，从而减少了过度工程和材料浪费。

本标准适用于以下应用领域：

• 建筑：用于高层木结构建筑的层压木梁的验证。
• 家具生产：确保桌腿或椅子框架能够承受日常负荷。
• 研究：热带和温带气候树木的可持续资源利用的比较研究。

最终，DIN 52185 体现了简洁实用的标准在促进创新和安全方面的力量。通过标准化与木材纹理相关的压力测试，它使工程师能够自信地使用木材进行建造。无论是在移动锯木厂还是在尖端研究实验室，它的原则始终支撑着世界的结构完整性。

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