本书论述了木材的宏观、微观构造及其力学性质，根据其天然的早晚材与过渡材的年轮结构运用复合材料层合板理论进行力学分析，明确木材宏观力学属性。同时对木材微观结构进行通用单胞模型分析，确定其微观生长轮轴在向荷载作用下的层间刚度。基于复合材料细观结构周期性假设，进一步构建木纤维单胞模型细观结构几何模型，进行强度失效微观力学分析，预测木材细观力学有效弹性模量，从而运用ANSYS进行木材宏观分层失效仿真计算，获得木材纤维增强复合材料结构的宏观、细观一体化分析方法。该方法在木材结构分析中能够在获得宏观应力、应变场的同时，获得细观应力、应变场，可用于复杂细观结构特征的复合材料结构分析，也能用于涉及材料非线性的复合材料结构分析。
本书可作为林业工程、管理科学与工程等相关专业的研究生、技术人员与管理者的参考书，也可供相关从业人员学习与参考

第1章 　木材力学性质与性能
1.1 　木材力学基本理论
1.1.1 　木材的应力与应变
1.1.2 　木材的弹性与塑性
1.1.3 　木材的黏弹性
1.2 　木材宏观力学性质
1.2.1 　木材宏观结构
1.2.2 　木材宏观力学分析
1.3 　木材微观力学性质
1.3.1 　木材微观结构
1.3.2 　木材微观力学分析
1.4 　本章小结
第2章 　木材复合材料力学行为研究
2.1 　木质复合材料
2.1.1 　木材复合材料属性
2.1.2 　木质复合材料力学性能分析方法
2.2 　木材复合材料弹性力学
2.2.1 　木材的正交原理
2.2.2 　木材的弹性系数
2.3 　单向与多向复合材料力学分析
2.3.1 　单向复合材料分析
2.3.2 　多向复合材料力学分析
2.4 　木材复合材料应力与应变分析
2.4.1 　正交各向异性材料的应力-应变关系
2.4.2 　正交各向异性材料的工程弹性系数
2.4.3 　复合材料单层板主轴方向的应力-应变关系
2.4.4 　复合材料单层板偏轴方向的应力-应变关系
2.5 　本章小结
第3章 　木材复合材料层合板理论
3.1 　层合板刚度分析
3.1.1 　层合板的概念
3.1.2 　层合板的标记
3.1.3 　经典层合板理论
3.1.4 　层合板的刚度基本假设
3.1.5 　对称层合板的刚度分析
3.1.6 　典型非对称层合板的刚度
3.2 　层合板的应力分析
3.2.1 　层合板的应变与应力
3.2.2 　层间应力与分层破坏
3.3 　层合板的强度分析
3.3.1 　层合板的应力与强度分析
3.3.2 　层合板最终破坏强度
3.4 　层合板的弹性分析
3.4.1 　正交各向异性材料单层材料刚度
3.4.2 　木材弯曲对结构刚度的影响
3.4.3 　木材生长轮层间结构刚度
3.4.4 　木材层合板结构强度分析
3.4.5 　层合板的工程弹性常数
3.5 　本章小结
第4章 　通用单胞模型及有限元方法
4.1 　通用单胞模型
4.1.1 　GMC的基本理论
4.1.2 　二维GMC
4.1.3 　三维GMC
4.1.4 　弱界面黏合GMC
4.1.5 　复合材料参数化随机细观单胞模型
4.2 　有限元方法
4.2.1 　有限元法理论基础
4.2.2 　有限元法计算步骤
4.2.3 　平面结构问题的有限单元法
4.2.4 　等参元
4.2.5 　空间问题的有限单元法
4.2.6 　轴对称旋转单元有限元方法
4.3 　本章小结
第5章 　木材复合材料宏细观力学行为研究
5.1 　基于复合材料理论的木材宏观结构建模
5.1.1 　单层生长轮单元的模型
5.1.2 　单层生长轮模型单元的选取
5.1.3 　生长轮实体模型的网格划分
5.1.4 　生长轮轴向荷载作用下的层间刚度
5.2 　木材纤维增强单元细观结构建模
5.2.1 　纤维增强单元本构方程和边界条件的建立
5.2.2 　代表体积单元几何模型的有限元计算
5.3 　木材细观力学有效弹性模量的有限元预测
5.3.1 　木纤维的边界形变约束条件的确定
5.3.2 　木纤维RVE细观结构几何模型
5.3.3 　木纤维RVE细观结构有限元模型仿真
5.3.4 　木纤维RVE增强单元缺陷问题
5.4 　木材宏观结构分层失效机理模型
5.4.1 　层合结构层间线性黏弹本构方程
5.4.2 　层合结构黏弹性有限元控制方程
5.4.3 　分层失效仿真计算
5.4.4 　木材宏观结构强度失效
5.4.5 　木材宏观层间分层失效修正模型
5.5 　本章小结
参考文献

木材是吸收太阳能、水分、二氧化碳和来自土壤中
的养分而生长的一种可再生资源，利用后可被菌类分解
而再次进入自然界物质循环，具有以低负荷进行长期性
解体——再生循环的“自然环境调和性”，符合“和谐
社会”的要求。因为木材具有天然花纹，易加工涂饰，
装饰效果好，无毒无放射性，导热系数小，不易导电、
耐久性好，属于保温绝热材料范畴等诸多优点，它是人
们生活中主要用材，也是制作、车、船和各种生产生活
用具的主要原材料，特别是作为建筑用材，它自重较小
，具有弹性和韧性，抗震、抗冲击性能好，在荷载作用
下具有较高的承载力，因而较其他材料更具有明显的优
势，在农业、工业、建筑业和日常生活等领域中大面积
应用。如今人类在能源和工业原料等方面已经进入多元
化时代，但是木质材料仍然是特别重要的结构用材，同
时事物具有两面性，木材也存在一些天然缺陷，木节、
斜纹理以及因生长应力或自然损伤而形成的缺陷，使其
在使用过程中容易发生形变、干裂、翘曲等，这些问题
都会不同程度地影响木材的使用。
随着经济的迅速发展，各行各业对木材及木制品的
需求持续增加，所以木材及木质复合材料的发展已成为
木材科学发展的重点，现代工业及高技术领域对优质、
高性能木材及木质复合材料的要求不断提高，研究木材
微观或细观层次上的构造与宏观强韧功能的相互关系势
在必行。进一步讲，木材宏观的力学行为与木材细胞的
形态、细胞的力学性质、细胞之间的连接方式以及细胞
构成组织的结构密切相关，通过木材微观结构的信息来
寻找木材宏观的有效性能，得到有效力学性能与微结构
的关系对于木材及其木质复合材料的发展起到促进作用
。
本书有幸得到“黑龙江省留学归国人员科学基金资
助项目（项目编号：LC201407）”资助，作者带领研究
团队开展了木材微观结构与细胞壁弹性常数关系、木材
强度失效微观力学分析、木材层合结构强度分析、木质
复合材料力学性能分析、复合材料参数化随机细观单胞
模型与木材宏微观失效关系的研究，探明木材受荷后内
部微细结构的变化，建立其与宏观力学响应之间的联系
，并由此获得新的木材构造与其强韧功能相互关系的认
识，对研发能够克服木材缺点、具有特殊强韧性能的新
型木质复合材料具有一定的借鉴意义。
全书由王巍撰写，在撰写的过程中，得到了东北林
业大学研究生宋宝辉、张永智、党甄甄、程玉龙、李新
宁、王云婷、杨俊、孙理越、武明帅、李兴等同学，以
及项目组全体同仁的大力支持与帮助，在此一并表达衷
心的感谢。
由于作者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请
广大读者批评指正