树木表面裂纹形成的生物力学机制

摘要：

树木生长过程中会产生很大的生长应力,这些力与植物的生长过程有哪些关联？回答这个问题,有必要对应力与树木生长之间的关系进行研究.受近年来植物细胞力学研究的启发,本文采用连续介质弹性壳的力学模型,分析了树皮在树木生长过程中的应力状态,从材料强度的角度,解释了树皮表面纵裂的力学根源.同时,结合线弹性断裂力学的分析方法,并考虑了树木材料的各向异性材料力学性质,给出了树皮表面裂纹张开位移随树木生长膨胀压力变化的规律.研究结果定性地解释了树木表面纵裂的规律:通常树皮表面裂纹沿树高逐渐变窄变稀,裂纹的长度和裂尖张开位移均沿树木的高度方向减小.本文定性地阐明了树木生长应力与树皮表面纵裂形貌之间的关联,为探索多学科的研究方法提供了更多的参考依据.

关键词：生长应力、表面裂纹、应力状态、断裂力学

所属期刊栏目：27

分类号：Q66(生物力学)

资助基金：国家自然科学基金11072169

在线出版日期：2011-12-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：779-788