为使我国人工速生林中大量的间伐木小径材得以高附加值利用,实现小材大用,缓解优质木材供需压力;本文以小径材横拼大幅面板为目的,采用速生材中的桉木(Eucalyptus)为原料,对其力学性能进行分层测试建立出较为精准的原木模型;采用有限元分析的方法对桉木小径材进行LS-DYNA显示动力学断裂模拟,以判断其断裂位置、抗弯强度,选出符合要求的横拼方式设计合理的指形参数。采用ABAQUS有限元软件对36种不同指形的指接材进行加载模拟实验,分析其指形、材性、板长、组合方式等对指接材抗弯强度的影响,初步推断指接断裂机理。依照断裂机理对指形进行优化设计,采用ABAQUS软件对优化前、后的指接材进行静态加载模拟对比实验,验证断裂机理的准确性。主要研究结果包括以下几个方面:(1)木材顺纹杨氏模量沿半径方向存在差异,测量经稳定化处理后半径72mm的桉木小径材发现差异依旧存在;杨氏模量沿半径的增加而变大,髓心与边缘部分相差30.6%。(2)在LS-DYNA显示动力学有限元分析软件中,采用*MATORTHOTROPIC＿SIMPLIFIED＿DAMAGE(*MAT＿221)简单破坏的各向异性本构模型,以X轴方向材料的失效应变为破坏准则,对指接材断裂进行模拟计算;发现桉木小径材指接板抗弯能力由强到弱依次为:纵向拼长翼型>纵向拼长嵌入型>横向拼宽翼型>横向拼宽嵌入型。其压头极限反力即破坏载荷依次为:2260 N、1610 N、637 N、571 N断裂最先发生于跨距中央凸面指齿的齿根部位。断裂位置与实验结果相同证明模型的相关性良好,本模拟方法可行。(3)对36种不同指形的指接板采用ABAQUS有限元模拟软件进行加载实验,借助软件生成的云图及整体模型各位置节点的应力应变值推测指接材的破坏机理:(1)缝隙的出现可以阻碍应力传递,且缝隙处易产生应力集中,缝隙大小影响不大;适度的缝隙可以阻碍应力传递同时减少形变发生;(2)进行指接的两块板材性越对称,应力分布越均匀,当两板长度不同时应力集中位置趋向于两板材中央而非指接位置;(3)在指接位置,两种材性不同的材料交错相接可以有效阻碍应力的传递;(4)指接部位的应力大小与形变量呈反比,为避免整体均衡度和尺寸稳定性被破坏不宜选取最外或最内层木材相互指接。结合木材自身弹性模量差异和断裂机理得出两种综合表现最好的拼宽组合方式。(4)适度改变指接材整体指形的角度,使嵌合位置的缝隙呈对称状态,同时将榫肩改为45度斜接,在节约加工成本的同时还可以使指接板形变量和所受最大应力减小近30%。