목재 건조 중 응력 및 변형 ——목재 건조의 내부 응력 및 그 원인
외력이 작용하여 목재 단면에 나타나는 응력을 외력이라 하고, 외력이 작용하지 않는 상태에서 목재 내부에 작용하는 응력을 내부 응력이라고 합니다. 외부 힘이 없는 나무의 균열과 변형은 나무 내부에 실제로 내부 응력이 있음을 증명합니다. 예를 들어, 나무의 균열은 나무의 인장강도 한계를 초과하는 나무 내부의 인장 응력으로 인해 나무 조직이 파괴되어 발생합니다.
갓 베어낸 젖은 목재의 내부 수분 분포는 균일하고 수분 함량 구배가 없으며 내부 응력이 없습니다. 그러나 목재가 대기 중에서 자연 건조되면 불균일 수축이 발생하고 내부 응력이 발생합니다. 예를 들어, 목재 표면의 수분은 빠르게 증발하고 수분 함량은 먼저 섬유 포화점 아래로 떨어지고 표면이 수축하기 시작합니다. 그러나 내부 층의 수분 함량은 여전히 섬유 포화점보다 높으며 수축이 발생하지 않습니다. 이런 식으로 외층은 수축하고 내층은 수축하지 않아 외부 장력과 내부 압축의 내부 응력이 발생합니다. 현재 수축과 목재의 방사형 수축 사이의 차이도 내부 응력을 유발합니다.
건조 중 목재 내부 응력의 원인은 섬유 포화점 이하에서 목재 세포 내강과 세포벽의 변형 때문입니다. 건조 과정에서 목재의 구부러짐 및 균열과 같은 결함은 내부 응력의 특정 징후입니다.
목재의 내부 응력은 목재 내부의 고르지 않은 수분 함량과 이로 인한 고르지 않은 건조 수축으로 인해 발생합니다. 목재의 수분 함량이 고르지 않게 분포되면 일시적인 응력과 변형이 발생합니다. 수분 함량이 균일해지면 응력과 변형이 사라집니다. 이 응력을 수분함유응력 또는 탄성응력이라 하고, 이 변형을 수분함유변형 또는 탄성변형이라 한다. 나무는 신축성이 있을 뿐만 아니라 가소성도 있습니다. 습기 스트레스와 변형이 지속되는 동안 목재의 외부 또는 내부 층은 뜨겁고 습한 공기의 작용으로 인해 소성 변형을 겪게 됩니다. 수분 함량이 고르게 분포된 후에는 소성 변형된 부분이 고정되어 원래 크기로 돌아갈 수 없으며, 수축해야 하는 크기로 축소할 수도 없고 응력의 일부를 유지할 수도 없습니다. 이 변형을 잔류 변형이라고 하고, 이 응력을 잔류 응력이라고 합니다.
수분 함유 응력과 목재 내부의 잔류 응력의 합은 목재의 총 응력과 같습니다.
목재 건조 과정에서 목재 건조 품질에 영향을 미치는 것은 총 스트레스입니다. 건조 과정이 끝난 후에도 목재 품질에 계속 영향을 미치는 것은 잔류 응력입니다. 목재의 품질을 보장하기 위해 두 종류의 응력이 작을수록 좋습니다.
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