木材是一种使用历史悠久的生物材料,它具有自重轻、强度高、加工容易等优点,因而在建筑领域取得广泛的应用。近年来,新型工程木制品的广泛使用和古旧木材鉴定加固的需求刺激了对木材物理力学性质更深入的探索,特别是建立木材的精细化力学模型并实现木材在计算机中的弹塑性模拟显得尤为重要。本文以此为出发点,在对木材力学性质试验分析的基础之上,针对所要解决的具体问题,建立了两套木材的数值模型,并分析和评价了其有效性和可能的应用前景。首先,本文以红松材为试验对象,测试了材料在三个主方向和多个斜方向的弹性模量、泊松比、剪切模量、交叉弹性系数、抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等多组弹性常数和极限强度,并比较了这些材料参数与张量转轴公式、Hankinson经验公式、各向异性屈服准则之间的关系,从定性和定量两方面总结了木材的主要受力特性。其次,基于木材的微观结构和对材性的分析结果,本文建立了可以同时反映木材微观形态和宏观力学表现的平面晶格模型,该模型全部由弹簧单元连接而成,模型中各弹簧的参数依据能量原理确定,模型模拟结果的有效性由试验测试结果得到验证。之后,本文建立了木材的两套本构模型来反映木材在宏观上的弹塑性力学行为。第一套本构模型是基于纤维复合材料本构模型的改进,它能够计算材料在任意方向受压时的应力-应变响应。第二套本构模型建立在经典的弹塑性力学框架内,可以用于描述木材在任意荷载作用下的复杂应力状态,并通过用户自定义子程序UMAT实现了在ABAQUS中的嵌入。最后,在对木材的材性研究和对榫卯节点弹塑性模拟的基础上,针对中国古建筑木结构中上部受均布荷载的榫卯连接木梁,本文采用弹性力学的半逆解法给出了其应力分布的多项式解答。该解答可以帮助更好地理解正常服役状态下榫卯连接木梁的工作机理和可能的破坏模式。