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摘 要：基于云杉微观结构特征，建立代表体积元模型，对顺纹和横纹压缩下云杉大变形行为进行数值模拟，获得材料各向异性和宽平台应力特性。数值模拟涉及准静态、5，50，500 m/s 4种加载速率，结果表明剪切滑移和屈曲塌陷是木材顺纹压缩的主要失效模式；横纹压缩则体现为胞墙褶皱和循序塌陷。加载速率对顺纹压缩影响高于横纹方向加载，高速加载时木材在轴向压缩下呈现花瓣形破坏，而横纹压缩则表现为压缩膨胀断裂；相对于高速加载，低速加载下木材变形表现为更均匀、平稳。
关键词：云杉；多尺度模型；代表体积元；数值模拟
文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2016）10-0079-06
Abstract： Based on spruce microstructure characteristic， representative volume element model of spruce cell is established. Large deformation of wood in axial and transverse compression is simulated in the study. Spruce orthotropic and wide range stress plateau behavior is described. Numerical simulations of several loading velocities， quasi-static， 5m/s， 50m/s and 500m/s， are performed to analyze loading rate influence on wood microstructure deformation. The results show shear sliding and buckling collapse are the main failure modes for wood axial quasi-static compression. Transverse compression is with cell wall folding and gradual collapse. Loading velocity has a greater influence in axial compression than transverse compression. High loading velocity induces wood petal failure in axial compression. On the contrary， impact end is with expanding fracture for transverse loading. Comparing with high velocity compression， deformation is obviously stable and uniform in low velocity compression process.
Keywords： spruce； multi-scale model； representative volume element； numerical simulation
0 引 言
木材微观结构由规则排列聚合物胞元构成，胞元结构排列模式导致其宏观力学行为的各向异性，形成了沿顺纹、径向和弦向3个方向材料对称轴[1-2]。由于木材沿径向和弦向力学行为基本相似，通常采用横观各向同性本构模型近似描述其力学特性。近年来，学者们针对木材宏观各向异性和胞元结构分布特性开展了很多研究工作[3-5]。采用材料试验机测试准静态和低应变率力学性能和失效行为，运用Hopkinson设备测试高应变率力学性能[6-7]，通过扫描电镜观察木材胞元结构尺寸与排列分布[8-10]。
宽平台应力是木材压缩性能的典型特征，压缩作用下胞壁结构发生屈曲，当胞元空间填满后，压缩应力急剧增加[11-13]，目前已被作为缓冲材料用于放射性材料包装缓冲结构[14-15]。随着计算技术的发展，数值模拟成为解决工程分析问题经济快捷的途径。近年了研究者们针对木材力学行为开展了大量数值模拟工作，Vasic[16-17]提出了分析木材断裂失效行为数值模型，提高了木材大变形破坏再现能力；Dubois[18] 采用Kelvin-Voigt模型分析了木材粘弹性性能和应变累计行为与微观成分含量的关系。但是，已有研究工作主要基于实验和数值模拟研究不同加载速率、温度和含水率下木材力学行为，而针对宏观力学特性与其微观结构关系方面的研究相对较少。木材微观结构特征决定其宏观各向力学行为，同时木材微观纤维到胞元结构涵盖了纳观和微观尺度，因此采用多尺度有限元分析木材细观组织对宏观性能的影响很有意义，有助于建立其宏观性能与微观结构的关系。
本文针对云杉木材沿顺纹和横纹加载下的大变形行为进行数值分析，分别建立了单根云杉纤维和胞元结构代表体积元模型。通过数值模拟获得了不同加载方向下应力平台形状和微观结构失效模式，分析了载荷方向和加载速度对云杉微观失效模式的影响。
1 云杉力学性能与变形行为特征
1.1 宏观力学行为
分别对尺寸为20 mm×20 mm×30 mm、Φ40 mm×30 mm的云杉试件沿顺纹、横纹径向和横纹弦向开展准静态压缩实验，测试材料的弹性模量和压缩力学性能。实验试件取自直径为610 mm云杉木材，取材均在髓心以外进行，试件原料含水率为12.72%，密度为413 kg/m3。由于木材属于正交各向异性材料，并具有圆轴对称性，因此在离髓心一定部位锯取一个相切于木材年轮曲线的长方体试样有3个对称轴。平行于木材生长方向称为顺纹方向；顺纹平面内与年轮正交的方向为横纹径向；顺纹平面内并与年轮相切的方向为横纹弦向，如图1所示。 实验测试得到的云杉3个方向在准静态压缩作用下的工程应力-应变曲线如图2所示，图中曲线表明云杉木材在压缩作用下经历弹性、屈服及致密3个过程。对图2中3种加载方向下获得的应力-应变曲线弹性段进行分析，可以获得云杉顺纹抗压弹性模量约为11 330 MPa；横纹径向抗压弹性模量约为532 MPa；横纹弦向抗压弹性模量约为351 MPa。云杉沿顺纹方向压缩弹性模量最大，其次为横纹径向弹性模量，横纹弦向弹性模量最小，顺纹压缩弹性模量约为横纹径向弹性模量的21倍和横纹弦向弹性模量的32倍。
1.2 微观变形特性
云杉属于松类树种，通过扫描电镜观察到的微观结构如图3所示。胞壁结构由纤维素、半纤维素和木质素组成，胞壁四周呈现许多纹孔，表现出针叶林木材的典型特征。胞管直径约为20～80 μm，形成的内腔用于水分传输，早材胞元具有直径较大、壁薄特点，而晚材胞元尺寸相对偏小，胞壁较厚[19]。
顺纹压缩作用下云杉微观结构变形如图4所示，可以看出胞壁结构在压缩作用下发生失稳，产生屈曲现象。顺纹压缩屈曲失稳导致图2中应力应变曲线突变现象，最终胞壁压缩形成多层褶皱。而对于横纹径向和弦向压缩，木材微观结构变形模式基本一致，典型失效模式如图5所示。横向压缩作用下胞元结构壁发生循序坍塌，整个变形过程比较稳定，形成了图2中横纹压缩宽平台应力现象。
2 云杉单根纤维力学性能分析
2.1 单根纤维模型建立
云杉微纤维由木质素、半纤维素、（非）晶态组织构成，各成分空间分布呈周期排布；其中半纤维素属于低强度聚合物，其强度与含水率紧密相关，高含水量导致其强度降低；木质素属于非晶态聚合物，可以提高木材剪切强度，其力学相对比较稳定，不易受含水率影响；结合公开文献资料[20]，建立的云杉微纤维模型如图6所示。微纤维为正方形截面，（非）晶态组织在木质素围成的腔体内呈周期排列，数值模拟涉及的云杉纤维主要成分基本性能参数如表1所示。
2.2 单根纤维数值模拟
图6所示云杉纤维有限元模型包含99 997个节点和89 424个单元，通过对准静态压缩作用下纤维力学响应进行数值模拟，获得了轴向压缩作用下纤维的变形与应力分布情况，如图7所示。可以看出在轴向作用下非结晶组织部位为相对薄弱位置，出现屈曲失稳现象。通过分析计算获得云杉纤维等效材料参数如表2所示。
3 云杉胞元结构数值模拟
3.1 代表体积元模型
图3表明云杉细观结构为孔壁含纹孔的多孔胞元结构，Vural[20]采用扫描电镜观察了木材胞元结构排布，发现一些胞元截面类似正六边形，一些近似圆形；胞元结构尺寸介于15～60 μm。由于胞元结构排列模式导致了宏观力学性能各向异性，因此可采用代表体积元模型进行简化模拟，分析木材各向异性行为与失效机制。考虑到横纹径向与横纹弦向力学性能基本相似，将云杉胞孔近似看作正六边形，建立的代表体积元模型如图8所示。
建模过程中，考虑到计算效率，忽略了孔壁上的纹孔。代表体积元为正方体，整个模型的孔隙率为73.27%，棱长为425 μm，胞壁厚度为5 μm。采用ABAQUS有限元分析软件对云杉代表体积元模型进行建模，模型共包括417 298个节点，277 680个C3D8R六面体实体单元。
3.2 顺纹压缩数值模拟
基于图8所示代表体积元模型，通过数值模拟分析不同加载速度对云杉微结构顺纹压缩失效变形行为影响。数值模拟中采用的加载速度分别为准静态、5，50，500 m/s，获得的应力应变曲线如图9所示。图9可以看出冲击速度对应力应变曲线幅值影响较大；当加载速度为500 m/s时，应力振荡十分剧烈，应力峰值高达960MPa，远高于其他3种加载情况。准静态、5m/s和50m/s加载时，应力应变曲线趋势基本一致，准静态加载产生的应力幅值相对较低，应力应变曲线更光滑。由此看出应力幅值随着加载速度增加而增加，但高速加载同时导致应力曲线高频振荡。
不同加载速度作用下代表体积元变形过程如图10所示，可以看出失效模式与加载速度紧密相关。对于准静态和5 m/s加载，木材失效模式主要体现为45°剪切破坏，如图10（a）和图10（b）。当加载速度增加到50 m/s时，微观结构没有产生明显剪切失效，破坏模式主要表现为褶皱和坍塌，如图10（c）所示。对于500 m/s加载速度时，代表体积元表现出与其他情况明显不同的模式，破坏从冲击端向另一端发展，撞击端产生花瓣状破坏，此现象与Taylor冲击实验现象相似。由此看出，高速加载造成微观结构快速屈曲褶皱破坏，形成如图9中应力曲线高频振荡现象；而低速加载结构破坏以剪切滑移破坏为主，与之对应的应力应变曲线相对较光滑。
3.3 横纹压缩数值模拟
针对横纹方向冲击压缩情况，同样通过数值模拟分析冲击速度对木材微观结构横纹压缩行为的影响，加载速度与前述顺纹加载一致。数值模拟获得不同冲击作用下的应力应变曲线见图11所示，与顺纹加载相似，500 m/s加载具有较高应力，应力峰值高达620 MPa。不同速度横纹压缩下应力应变曲线均具有较宽应力平台，平台区域超过60%变形；与图9顺纹压缩曲线相比，横纹压缩应力平台更稳定。
不同速度横纹压缩下代表体积元变形如图12所示，可以看出在横纹压缩过程中微观结构变形比较稳定，主要以褶皱塌陷为主，没有剪切破坏产生。在速度较低的压缩过程中，微观结构整体变形较为均匀，当加载速度为500 m/s时，变形破坏从冲击端开展，逐渐向另一端扩展。与顺纹加载情况相似，高速加载下结构变形局部性，从而导致图11中更高的应力平台。
4 结束语
本文基于云杉木材微观结构形状和排列模式，建立了云杉代表体积单元模型，数值分析了4种速度顺纹、横纹压缩下木材微观结构大变形行为。通过计算分析认识了云杉各向异性和宽平台应力特性，主要获得了以下结论： 1）云杉细观胞元结构排列布局决定了其宏观力学行为，同时力学性能具有加载方向、速度相关性。
2）剪切滑移和屈曲塌陷是木材顺纹压缩的主要失效模式，横纹压缩则体现为胞墙褶皱和循序塌陷。
3）加载速率对顺纹压缩影响高于横纹方向加载，高速加载时木材在轴向压缩下呈现花瓣形破坏，而横纹压缩则表现为压缩膨胀断裂。
参考文献
[1] BODIG J， JAYNE B A. Mechanics of wood and wood composites[M]. Van Nostrand Reinhold，1981：121-127.
[2] ARCHER R R， WILSON B F. Mechanics of the compression wood response I. Preliminary analyses[J]. Plant Physiology，1970，46（4）：550-556.
[3] THIBAUT B， GRIL J， FOURNIER M. Mechanics of wood and trees： some new highlights for an old story[J]. Comptes Rendus de l’Académie des Sciences-Series IIB-Mechanics，2001，329（9）：701-716.
[4] LANDIS E N， VASIC S， DAVIDS W G， et al. Coupled experiments and simulations of microstructural damage in wood[J]. Experimental Mechanics，2002，42（4）：389-394.
[5] GINDL W， GUPTA H S， SCH？魻BERL T， et al. Mechanical properties of spruce wood cell walls by nanoindentation[J]. Applied Physics A，2004，79（8）：2069-2073.
[6] CHEN W， LU F， ZHOU B. A quartz-crystal-embedded split Hopkinson pressure bar for soft materials[J]. Experimental Mechanics，2000，40（1）：1-6.
[7] SONG B， CHEN W. Dynamic stress equilibration in split Hopkinson pressure bar tests on soft materials[J]. Experimental Mechanics，2004，44（3）：300-312.
[8] CHEN W， YU H， LIU Y， et al. Individualization of cellulose nanofibers from wood using high-intensity ultrasonication combined with chemical pretreatments[J]. Carbohydrate Polymers，2011，83（4）：1804-1811.
[9] MOTT L， SHALER S M， GROOM L H， et al. The tensile testing of individual wood fibers using environmental scanning electron microscopy and video image analysis[J].1995，78（5）：143-148.
[10] JANSEN S， KITIN P， DE PAUW H， et al. Preparation of wood specimens for transmitted light microscopy and scanning electron microscopy[J]. Belgian Journal of Botany，1998：41-49.
[11] ADALIAN C， MORLIER P. A model for the behavior of wood under dynamic multiaxial compression[J]. Composites Science and Technology，2001，61（3）：403-408.
[12] REITERER A， LICHTENEGGER H， FRATZL P， et al. Deformation and energy absorption of wood cell walls with different nanostructure under tensile loading[J]. Journal of Materials Science，2001，36（19）：4681-4686.
[13] GONG M， SMITH I. Effect of load type on failure mechanisms of spruce in compression parallel to grain[J]. Wood Science and Technology，2004，37（5）：435-445.
[14] JOHNSON W. Historical and present-day references concerning impact on wood[J]. International Journal of Impact Engineering，1986，4（3）：161-174.
[15] REID S R， PENG C. Dynamic uniaxial crushing of wood[J]. International Journal of Impact Engineering，1997，19（5）：531-570.
[16] VASIC S， SMITH I， LANDIES E. Finite element techniques and models for wood fracture mechanics[J]. Wood Science and Technology，2005，39（1）：3-17.
[17] VASIC S， SMITH I. Bridging crack model for fracture of spruce[J]. Engineering Fracture Mechanics，2002，69（6）：745-760.
[18] DUBPOS F， RANDRIAMBOLOLONA H， PETIT C. Creep in wood under variable climate conditions： Numerical modeling and experimental validation[J]. Mechanics of Time-Dependent Materials，2005，9（2-3）：173-202.
[19] TRTIK P， DUAL J， KEUNECKE D， et al. 3D imaging of microstructure of spruce wood[J]. Journal of Structural Bbiology，2007，159（1）：46-55.
[20] VURAL M， RAVICHANDRAN G. Dynamic response and energy dissipation characteristics of balsa wood： experiment and analysis[J]. International Journal of Solids and structures，2003，40（9）：2147-2170.
（编辑：李妮）
关键词：云杉；多尺度模型；代表体积元；数值模拟
文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2016）10-0079-06
Abstract： Based on spruce microstructure characteristic， representative volume element model of spruce cell is established. Large deformation of wood in axial and transverse compression is simulated in the study. Spruce orthotropic and wide range stress plateau behavior is described. Numerical simulations of several loading velocities， quasi-static， 5m/s， 50m/s and 500m/s， are performed to analyze loading rate influence on wood microstructure deformation. The results show shear sliding and buckling collapse are the main failure modes for wood axial quasi-static compression. Transverse compression is with cell wall folding and gradual collapse. Loading velocity has a greater influence in axial compression than transverse compression. High loading velocity induces wood petal failure in axial compression. On the contrary， impact end is with expanding fracture for transverse loading. Comparing with high velocity compression， deformation is obviously stable and uniform in low velocity compression process.
Keywords： spruce； multi-scale model； representative volume element； numerical simulation
0 引 言
木材微观结构由规则排列聚合物胞元构成，胞元结构排列模式导致其宏观力学行为的各向异性，形成了沿顺纹、径向和弦向3个方向材料对称轴[1-2]。由于木材沿径向和弦向力学行为基本相似，通常采用横观各向同性本构模型近似描述其力学特性。近年来，学者们针对木材宏观各向异性和胞元结构分布特性开展了很多研究工作[3-5]。采用材料试验机测试准静态和低应变率力学性能和失效行为，运用Hopkinson设备测试高应变率力学性能[6-7]，通过扫描电镜观察木材胞元结构尺寸与排列分布[8-10]。
宽平台应力是木材压缩性能的典型特征，压缩作用下胞壁结构发生屈曲，当胞元空间填满后，压缩应力急剧增加[11-13]，目前已被作为缓冲材料用于放射性材料包装缓冲结构[14-15]。随着计算技术的发展，数值模拟成为解决工程分析问题经济快捷的途径。近年了研究者们针对木材力学行为开展了大量数值模拟工作，Vasic[16-17]提出了分析木材断裂失效行为数值模型，提高了木材大变形破坏再现能力；Dubois[18] 采用Kelvin-Voigt模型分析了木材粘弹性性能和应变累计行为与微观成分含量的关系。但是，已有研究工作主要基于实验和数值模拟研究不同加载速率、温度和含水率下木材力学行为，而针对宏观力学特性与其微观结构关系方面的研究相对较少。木材微观结构特征决定其宏观各向力学行为，同时木材微观纤维到胞元结构涵盖了纳观和微观尺度，因此采用多尺度有限元分析木材细观组织对宏观性能的影响很有意义，有助于建立其宏观性能与微观结构的关系。
本文针对云杉木材沿顺纹和横纹加载下的大变形行为进行数值分析，分别建立了单根云杉纤维和胞元结构代表体积元模型。通过数值模拟获得了不同加载方向下应力平台形状和微观结构失效模式，分析了载荷方向和加载速度对云杉微观失效模式的影响。
1 云杉力学性能与变形行为特征
1.1 宏观力学行为
分别对尺寸为20 mm×20 mm×30 mm、Φ40 mm×30 mm的云杉试件沿顺纹、横纹径向和横纹弦向开展准静态压缩实验，测试材料的弹性模量和压缩力学性能。实验试件取自直径为610 mm云杉木材，取材均在髓心以外进行，试件原料含水率为12.72%，密度为413 kg/m3。由于木材属于正交各向异性材料，并具有圆轴对称性，因此在离髓心一定部位锯取一个相切于木材年轮曲线的长方体试样有3个对称轴。平行于木材生长方向称为顺纹方向；顺纹平面内与年轮正交的方向为横纹径向；顺纹平面内并与年轮相切的方向为横纹弦向，如图1所示。 实验测试得到的云杉3个方向在准静态压缩作用下的工程应力-应变曲线如图2所示，图中曲线表明云杉木材在压缩作用下经历弹性、屈服及致密3个过程。对图2中3种加载方向下获得的应力-应变曲线弹性段进行分析，可以获得云杉顺纹抗压弹性模量约为11 330 MPa；横纹径向抗压弹性模量约为532 MPa；横纹弦向抗压弹性模量约为351 MPa。云杉沿顺纹方向压缩弹性模量最大，其次为横纹径向弹性模量，横纹弦向弹性模量最小，顺纹压缩弹性模量约为横纹径向弹性模量的21倍和横纹弦向弹性模量的32倍。
1.2 微观变形特性
云杉属于松类树种，通过扫描电镜观察到的微观结构如图3所示。胞壁结构由纤维素、半纤维素和木质素组成，胞壁四周呈现许多纹孔，表现出针叶林木材的典型特征。胞管直径约为20～80 μm，形成的内腔用于水分传输，早材胞元具有直径较大、壁薄特点，而晚材胞元尺寸相对偏小，胞壁较厚[19]。
顺纹压缩作用下云杉微观结构变形如图4所示，可以看出胞壁结构在压缩作用下发生失稳，产生屈曲现象。顺纹压缩屈曲失稳导致图2中应力应变曲线突变现象，最终胞壁压缩形成多层褶皱。而对于横纹径向和弦向压缩，木材微观结构变形模式基本一致，典型失效模式如图5所示。横向压缩作用下胞元结构壁发生循序坍塌，整个变形过程比较稳定，形成了图2中横纹压缩宽平台应力现象。
2 云杉单根纤维力学性能分析
2.1 单根纤维模型建立
云杉微纤维由木质素、半纤维素、（非）晶态组织构成，各成分空间分布呈周期排布；其中半纤维素属于低强度聚合物，其强度与含水率紧密相关，高含水量导致其强度降低；木质素属于非晶态聚合物，可以提高木材剪切强度，其力学相对比较稳定，不易受含水率影响；结合公开文献资料[20]，建立的云杉微纤维模型如图6所示。微纤维为正方形截面，（非）晶态组织在木质素围成的腔体内呈周期排列，数值模拟涉及的云杉纤维主要成分基本性能参数如表1所示。
2.2 单根纤维数值模拟
图6所示云杉纤维有限元模型包含99 997个节点和89 424个单元，通过对准静态压缩作用下纤维力学响应进行数值模拟，获得了轴向压缩作用下纤维的变形与应力分布情况，如图7所示。可以看出在轴向作用下非结晶组织部位为相对薄弱位置，出现屈曲失稳现象。通过分析计算获得云杉纤维等效材料参数如表2所示。
3 云杉胞元结构数值模拟
3.1 代表体积元模型
图3表明云杉细观结构为孔壁含纹孔的多孔胞元结构，Vural[20]采用扫描电镜观察了木材胞元结构排布，发现一些胞元截面类似正六边形，一些近似圆形；胞元结构尺寸介于15～60 μm。由于胞元结构排列模式导致了宏观力学性能各向异性，因此可采用代表体积元模型进行简化模拟，分析木材各向异性行为与失效机制。考虑到横纹径向与横纹弦向力学性能基本相似，将云杉胞孔近似看作正六边形，建立的代表体积元模型如图8所示。
建模过程中，考虑到计算效率，忽略了孔壁上的纹孔。代表体积元为正方体，整个模型的孔隙率为73.27%，棱长为425 μm，胞壁厚度为5 μm。采用ABAQUS有限元分析软件对云杉代表体积元模型进行建模，模型共包括417 298个节点，277 680个C3D8R六面体实体单元。
3.2 顺纹压缩数值模拟
基于图8所示代表体积元模型，通过数值模拟分析不同加载速度对云杉微结构顺纹压缩失效变形行为影响。数值模拟中采用的加载速度分别为准静态、5，50，500 m/s，获得的应力应变曲线如图9所示。图9可以看出冲击速度对应力应变曲线幅值影响较大；当加载速度为500 m/s时，应力振荡十分剧烈，应力峰值高达960MPa，远高于其他3种加载情况。准静态、5m/s和50m/s加载时，应力应变曲线趋势基本一致，准静态加载产生的应力幅值相对较低，应力应变曲线更光滑。由此看出应力幅值随着加载速度增加而增加，但高速加载同时导致应力曲线高频振荡。
不同加载速度作用下代表体积元变形过程如图10所示，可以看出失效模式与加载速度紧密相关。对于准静态和5 m/s加载，木材失效模式主要体现为45°剪切破坏，如图10（a）和图10（b）。当加载速度增加到50 m/s时，微观结构没有产生明显剪切失效，破坏模式主要表现为褶皱和坍塌，如图10（c）所示。对于500 m/s加载速度时，代表体积元表现出与其他情况明显不同的模式，破坏从冲击端向另一端发展，撞击端产生花瓣状破坏，此现象与Taylor冲击实验现象相似。由此看出，高速加载造成微观结构快速屈曲褶皱破坏，形成如图9中应力曲线高频振荡现象；而低速加载结构破坏以剪切滑移破坏为主，与之对应的应力应变曲线相对较光滑。
3.3 横纹压缩数值模拟
针对横纹方向冲击压缩情况，同样通过数值模拟分析冲击速度对木材微观结构横纹压缩行为的影响，加载速度与前述顺纹加载一致。数值模拟获得不同冲击作用下的应力应变曲线见图11所示，与顺纹加载相似，500 m/s加载具有较高应力，应力峰值高达620 MPa。不同速度横纹压缩下应力应变曲线均具有较宽应力平台，平台区域超过60%变形；与图9顺纹压缩曲线相比，横纹压缩应力平台更稳定。
不同速度横纹压缩下代表体积元变形如图12所示，可以看出在横纹压缩过程中微观结构变形比较稳定，主要以褶皱塌陷为主，没有剪切破坏产生。在速度较低的压缩过程中，微观结构整体变形较为均匀，当加载速度为500 m/s时，变形破坏从冲击端开展，逐渐向另一端扩展。与顺纹加载情况相似，高速加载下结构变形局部性，从而导致图11中更高的应力平台。
4 结束语
本文基于云杉木材微观结构形状和排列模式，建立了云杉代表体积单元模型，数值分析了4种速度顺纹、横纹压缩下木材微观结构大变形行为。通过计算分析认识了云杉各向异性和宽平台应力特性，主要获得了以下结论： 1）云杉细观胞元结构排列布局决定了其宏观力学行为，同时力学性能具有加载方向、速度相关性。
2）剪切滑移和屈曲塌陷是木材顺纹压缩的主要失效模式，横纹压缩则体现为胞墙褶皱和循序塌陷。
3）加载速率对顺纹压缩影响高于横纹方向加载，高速加载时木材在轴向压缩下呈现花瓣形破坏，而横纹压缩则表现为压缩膨胀断裂。
参考文献
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[7] SONG B， CHEN W. Dynamic stress equilibration in split Hopkinson pressure bar tests on soft materials[J]. Experimental Mechanics，2004，44（3）：300-312.
[8] CHEN W， YU H， LIU Y， et al. Individualization of cellulose nanofibers from wood using high-intensity ultrasonication combined with chemical pretreatments[J]. Carbohydrate Polymers，2011，83（4）：1804-1811.
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[10] JANSEN S， KITIN P， DE PAUW H， et al. Preparation of wood specimens for transmitted light microscopy and scanning electron microscopy[J]. Belgian Journal of Botany，1998：41-49.
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[12] REITERER A， LICHTENEGGER H， FRATZL P， et al. Deformation and energy absorption of wood cell walls with different nanostructure under tensile loading[J]. Journal of Materials Science，2001，36（19）：4681-4686.
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（编辑：李妮）