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干燥過程中,不考慮木材干縮的各向異性,并假定僅在木材厚度上發生水分移動,則厚度上含水率分布、應力與變形的變化可按四個階段分析:
a.干燥初始尚未產生應力的階段。此階段中盡管表層含水率低,厚度上含水率分布不均,但都在纖維飽和點之上,不產生干縮,因而不產生應力。
b.干燥初期,應力外拉內壓階段。干燥過程開始后,木材表面自由水先蒸發,經過一段較短時間(取決于干燥介質的溫度和相對濕度)后,表層含水率降到纖維飽和點之下,斷面上含水率梯度增大、且出現“濕線”,“濕線”以外區域降到纖維飽和點以下,以內區域仍高于纖維飽和點。隨著干燥的進行,“濕線”不斷向內移動。
木材表層因含水率在纖維飽和點以下,所以要產生干縮,但內部各層含水率高于纖維飽和點、尺寸不變,因而牽制表層的干縮,故表層因該牽制受拉應力,內部則同時受壓應力。又因為干燥初期木材橫斷面上,含水率降到纖維飽和點以下的區域較薄,相應受拉應力的區域較小,而受壓應力的區域較大,且總拉力與總壓力相平衡,所以,內部單位面積上的壓應力較小,而表層單位面積上的拉應力相當大,且很快發展、達到較大拉應力,當該應力大于表層抗拉強度極限時,即產生裂紋。這也是干燥初期易產生表裂的主要原因。
由于木材是彈性-塑性體,當表層拉應力超過其比例極限時,就會產生塑性變形,或拉應力雖沒超過比例極限,但受力時間長會產生蠕變,從而產生塑化固定。
隨著干燥過程的進行,“濕線”不斷內移,即表層以內的一些區域也逐漸降到纖維飽和點之下,受拉應力的區域逐漸擴大,而內部在纖維飽和點以上的受壓應力作用的區域則逐漸減小。因此,表層單位面積上的拉應力逐漸減小,而內部單位面積上的壓應力逐漸增大,并達到較大值,但內層壓應力發展較慢。
c.干燥中期,內外應力暫時平衡階段。該階段表層由于嚴重的拉伸塑化固定,產生受限干縮,表層的梳齒長度比自由干縮應該達到的尺寸長。由于其屬自由干縮或因壓縮塑性變形而使其尺寸逐漸接近并暫時等于外層尺寸,這時木材中的內外層的應力暫時平衡。