물체에 응력이 생기게 되면 그것에 대응하여 변형이 일어나게 되는데 이 때 단위 길이에 대한 변형을 변형율이라고 부르게 된다.
응력이 소멸됨과 동시에 변형도 원래대로 돌아가는 성질을 탄성이라고 부르게 되며 이러한 성질을 지니는 물체를 탄성체라고 부르게 된다.
물체에 따라서는 응력을 소멸시켜도 변형이 사라지지 않아 변형이 다소 남는 경우도 있다. 이 경우 남아 있게 되는 변형을 잔류변형이라고 부르게 된다.
재료의 응력과 변형 관계는 통상 응력-변형곡선도로 표시되고 있다.
목재에는 완전한 탄성영역, 즉 잔류변형을 동반하지 않는 영역은 거의 남아있지 않게 되지만 응력-변형곡선도에서는 그림 에서 볼 수 있는 것처럼 직선 부분이 존재하게 된다.
직선부분을 연장시킨 직선과 응력-변형곡선도와의 분지점을 비례한도점으로 그리고 이것에 대응되는 응력을 비례한도라고 부르게 된다.
목재에 있어서는 비례한도 이하에서도 해부학적인 파괴가 일어나게 된다. 즉 침엽수재의 가도관에 있어서는 세포벽면에 미끄러짐의 흔적이 선으로 나타나게 된다.
비례한도를 초월하여 응력을 증가시키게 되면 목재는 마침내 파괴된다. 이 때의 응력을 파괴강도 또는 단순히 강도라고 말하게 된다.
목재의 인장, 압축 및 휨시험의 경우 응력-변형곡선도는 그림 5의 A처럼 매끄러운 곡선을 나타내게 되지만 횡압축에 있어서는 B처럼 항복점을 나타내는 경우가 있다.
비례한도 이하의 매우 작은 응력에서도 어느 한도 이상의 하중이 여러번 반복적으로 재료에 작용하게 되면 재료에 피로 현상이 일어나게 되고 결국 파괴된다.
이 경우 무한의 반복에 견디게 되는 응력의 극한성을 피로한도라고 부르게 된다.
비례한도 이하에서는 응력 S와 응력 S에 해당되는 변형량 C의 사이에 E = S/C (kg/cm2) 관계식이 성립된다. E를 탄성계수(MOE, modulus of elasticity), 영계수(Young's modulus) 또는 영율이라고 부른다. 목재는 다공성 재료이기 때문에 비중이 커질수록 외력에 대한 정항성이 커지게 되며 영계수는 비중의 증가에 따라 증가하게 된다. 우측 그림에 있어서 내부응력은 2,000 psi(8000 lb/4 inch2)이며 변형량은 0.0012((6.000 inch - 5.9928 inch)/6 inch)이다. 따라서 영계수(MOE)는 1.67 x 106 psi( = S/C = 2000/0.0012)가 된다.
양끝을 받침점으로 하여 스팬(span)의 중앙에 집중하중이 가해지는 시편의 경우 MOE = PL3/48ID (psi)의 식을 이용하여 계산할 수가 있다.
여기에서 P는 가해진 하중(pound), D는 스팬 중간 지점에 있어서의 처짐량(inch), L은 스팬의 길이(inch) 그리고 I는 관성 모멘트로써 직각형의 단면을 지니는 시편의 경우 (폭 x 깊이3)/12(inch)를 나타낸다.
예를 들어 2 x 2 x 30 inch 크기의 적참나무 무결점 건조 시편의 양끝을 받침점으로 하여 스팬의 길이 28 inch 조건에서 만능강도시험기로 시편의 중앙 지점에 하중을 서서히 가하였다.
이 때 비례한도 이하에서 하중이 1500 lb에 도달하였을 때 스팬 중간 지점에 있어서의 처짐량이 0.260 inch였다면 MOE는 1,980,000 psi( = PL3/48ID = (1500 x 283)/(48 x (2 x 23/12) x 0.260))가 된다.
목재나 목질재료의 휨강도는 대개 파괴계수(MOR, modulus of rupture)로 표현된다.
MOR은 휨시험에 있어서 최대하중, 즉 파괴시의 하중을 근거로 하여 계산을 하게 된다.
직각형의 단면을 지니는 시편의 경우 MOR = 1.5PL/bd2 (psi)의 식을 이용하면 된다.
여기에서 P는 파괴시의 하중, 즉 최대하중(pound), L은 스팬의 길이(inch), b는 시편의 폭(inch) 그리고 d는 시편의 깊이(inch)이다. 예를 들어 2 x 2 x 30 inch 크기의 적참나무 무결점 건조 시편의 양끝을 받침점으로 하여 스팬의 길이 28 inch 조건에서 만능강도시험기로 시편의 중앙 지점에 하중을 서서히 가하였다.
이 때 시편이 하중 2100 lb에서 파괴되었다면 MOR은 11,025 psi( = 1.5PL/bd2= (1.5 x 2100 x 28)/(2 x 22))가 된다.
