树木在生长过程中由于周围环境和外界因素的影响很容易感染腐朽，由腐朽造成的木材力学性能下降对树木的安全性有非常不利的影响，严重时可能会造成危险事故和巨大的经济损失。所以，为了评估腐朽对树木力学性能的影响，本论文选择城市森林生态系统中常见的阔叶树种杨树作为研究对象，采用室内机理探究、室外试验研究和有限元仿真分析相结合的方法，在室内进行褐腐培养，分析褐腐杨树木材力学性质的变化并探究其变化机理;在室外综合运用无损检测技术和静力拉伸试验对杨树活立木进行检测，分析干基腐朽对杨树活立木弹性模量的影响;运用ANSYS软件建立腐朽杨树活立木的干基力学模型，分析腐朽程度和腐朽位置对截面弯曲特性的影响。从微观到宏观角度，系统地研究腐朽对杨树木材及活立木干基截面弯曲特性的影响。　　主要的研究内容和研究方法包括:①杨树木材的室内腐朽培养与力学性能检测。用健康杨木边材制作国标试件，将试件感染褐腐菌12周，每周取样一次，测定质量损失率和抗弯弹性模量、抗弯强度、冲击韧性及顺纹抗压强度等力学性能指标，分析不同腐朽程度对杨树木材力学性能的影响。②褐腐杨树木材力学性能变化的机理研究。观察腐朽杨树木材切片试样的微观形貌、测定木粉样品的化学成分，分析微观化学特性变化与力学性能之间的关系。③杨树活立木内部腐朽的定量检测与表征。采用电阻断层检测、阻抗仪检测和生长锥取木芯3种方法对杨树内部腐朽进行测试和定量表征，通过比较分析，筛选出定量表征效果最佳的腐朽检测方法。④杨树活立木静力学拉伸试验。对样木进行静力拉伸试验，分析不同截面在拉力作用下的形变规律，计算截面的弹性模量，通过相关分析和回归分析确定截面腐朽程度与弹性模量的关系，并根据健康截面弹性模量与其平均阻力之间的回归模型估计腐朽截面的初始弹性模量，分析截面腐朽程度与弹性模量损失率的关系。⑤腐朽杨树活立木的力学仿真分析。利用ANSYS软件建立不同腐朽程度、不同腐朽位置的杨树干基力学模型，分析截面的最大压应力和弯曲截面模量损失率，确定截面腐朽程度和腐朽位置对截面弯曲特性的影响。　　研究结果表明，杨树木材试件随着腐朽时间的延长，逐渐呈现出由暗黄色到深褐色的颜色变化，到11周和12周时，试件表面已被完全腐朽，材质变得脆软、易剥落。在12周的褐腐培养过程中，杨树木材试件的失重率最高为25％左右。　　不同腐朽程度的杨树木材力学性能整体上的差异都极其显著(P＜0.01)，抗弯弹性模量、抗弯强度、冲击韧性和顺纹抗压强度均与质量损失率显著负相关(r=-0.986、-0.826、-0.897和-0.985)。冲击韧性和抗弯强度的损失率随褐腐程度呈对数函数形式变化，抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的损失率呈线性趋势变化，在褐腐过程中力学指标的变化均比质量更明显。无论对褐腐的响应速度，还是受褐腐影响的程度，4个力学指标的变化规律均为冲击韧性＞抗弯强度＞抗弯弹性模量＞顺纹抗压强度。　　褐腐过程中化学成分的变化是使杨树木材力学性能下降的根本原因。冲击韧性的快速显著降低是由半纤维素的最先且主要降解造成的(r=0.910，P＜0.01);抗弯强度的损失主要由接下来无定形区纤维素的降解引起（r=0.884，P＜0.01）;抗弯弹性模量的降低与纤维素含量变化有关（r=0.995，P＜0.001）;顺纹抗压强度的缓慢线性降低是由结晶区纤维素的缓慢降解决定的（r=0.965，P＜0.001）。　　在室外对杨树活立木进行腐朽检测，以木芯质量损失率作为腐朽程度的真值，发现由阻抗仪阻力曲线计算得到的阻力损失LR对杨树活立木腐朽程度的表征效果最好(R2=0.822，r=0.91，P=0.000)。在10株样木的50个被测截面中，分别有17个健康截面和33个腐朽截面。　　杨树活立木健康截面的弹性模量E与平均阻力FR之间相关程度较高(r=0.874，P=0.000)，可以根据阻抗仪阻力值预测健康截面的弹性模量，二者之间的线性回归模型为E=0.052FR-2.143（R2=0.823，P=0.000）。对于腐朽截面，截面的腐朽程度越高，其弹性模量越小，弹性模量的损失也越严重。利用健康截面弹性模量与平均阻力之间的95％置信度回归线来估计腐朽截面的初始弹性模量，得到弹性模量损失率与阻力损失之间有显著的线性正相关关系LE=2.361LR（R2=0.861，r=0.722，P=0.000）。　　同心腐朽截面的应力呈对称分布，随腐朽程度的增加，截面上的最大压应力明显增大。当r/R≤0.6时，压应力的变化趋势较平缓，不同高度腐朽体的压应力无明显差别，认为此时同心腐朽还未对截面安全产生不利影响;从r/R=0.7开始，压应力急剧增大，且高腐朽体比低腐朽体的应力更大，说明腐朽对截面应力的影响不仅与腐朽程度有关，还与整个树体内的腐朽区体积也有关系;而且截面同心腐朽程度越大，腐朽区体积的影响越不容忽视。对于同心腐朽截面，可以将r/R=0.7作为评价其安全性的临界值，若r/R＜0.7，则截面安全;如r/R≥0.7，则截面不安全。　　偏心腐朽截面上的应力分布不对称，腐朽区域所在的受压侧应力明显大于受拉侧，中性轴往受拉侧偏移。偏心腐朽截面的最大压应力和弯曲截面模量损失率都随腐朽程度的增加而增大。对于有着相同腐朽程度的截面，偏心程度越严重对截面弯曲特性的不利影响越大。对同一活立木截面来说，腐朽的偏心程度越严重，其危险性阈值越低。