 |
Методы определения механических свойств древесины
|
|
|
|
Механические свойства характеризуют способность древесины сопротивляться воздействию внешних сил. Эти свойства предопределяют возможность применения лесных материалов в качестве различных конструкционных строительных элементов и осуществления многих технологических процессов переработки древесины.
К важнейшим механическим свойствам относятся прочность - способность сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок и деформативность – способность древесины изменять свои размеры и форму под воздействием соответствующих усилий. Механические характеристики устанавливаются лабораторными испытаниями малых чистых образцов сечением 20×20 мм по методикам, предусмотренным стандартами на определенный вид испытаний.
При проведении этих испытаний обязательно учитываются такие особенности лесных материалов, как анизотропность и гигроскопичность, в связи с чем обязательно указывается в каком направлении к расположению волокон древесины прикладываются нагрузки и при какой влажности проводится данное исследование. Именно поэтому для сравнения показателей разных свойств испытуемой древесины, их значения приводят к нормализованной 12%-ной влажности. Механические характеристики устанавливают с помощью различного испытательного оборудования – гидравлических прессов, универсальных машин, которые позволяют измерять усилия с погрешностью не более 1% от прикладываемой нагрузки.
Определение прочности древесины при сжатии вдоль волокон
3.1.1 Оборудование и средства измерений:
- гидравлический пресс мощностью 10 т,
- приспособление для данного вида испытаний,
- штангенциркуль или микрометр,
|
|
|
- весы квадрантные,
- сушильный шкаф,
- бюксы.
Проведение испытаний
Испытывают стандартные прямоугольные образцы-призмы размером 2×2×3 см с различной степенью влажности.
Предварительно штангенциркулем или микрометром измеряют размеры поперечного сечения образцов различной влажности на середине их высоты с погрешностью не более 0,1 мм.
Рисунок 2- Приспособление для испытания образцов древесины на сжатие вдоль волокон:
1 – сферическая самоустанавливающаяся опора; 2 – образец древесины;
3 – пуансон; 4 – корпус; 5 – опора, воспринимающая нагрузку
Поместив образец в специальное приспособление со съемной шаровой опорой (рис.2) таким образом, чтобы усилие было направлено вдоль длины волокон древесины, и установив его в таком виде между плитами гидравлического пресса равномерно нагружают испытуемый образец со средней скоростью (25000±5000) Н/мин до момента разрушения, фиксируя максимальную нагрузку.
После испытания деформированный образец помещают в предварительно взвешенную бюксу, взвешивают вместе с бюксой и высушивают в сушильном шкафу до абсолютно сухого состояния, взвесив при этом вместе с бюксой с закрытой крышкой. По известной формуле (5) вычисляют влажность каждого образца в момент испытания, а потом по формуле (21) предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон с погрешностью не более 0,5 МПа.
(21)
где σw – предел прочности древесины при влажности W, МПа;
Рmax – максимальная нагрузка, Н;
a и b – размеры поперечного сечения образца, см.
Полученное значении предела прочности пересчитывают на нормализованную влажность по формулам (22 и 23):
(22)
где σ12w – предел прочности древесины при 12%-ной влажности, МПа;
W – влажность образца в момент испытания (%), не превышающая 30%;
α – поправочный коэффициент на влажность, равный 0,04 для всех древесных пород, испытываемых на сжатие вдоль волокон и при статическом изгибе.
|
|
|
Если образец во время испытания имел влажность 30% и более, используют формулу пересчета на 12%-ную влажность (23):
(23)
где σ30 – предел прочности при 30%-ной влажности, МПа;
К – перерасчетный (поправочный) коэффициент на 12%-ную влажность, равный: 0,4 – для березы и лиственницы;
0,445– для граба, ивы, ели;
0,45 – для бука и сосны;
0,475 – для клена;
0,535 – для вяза и ясеня;
0,55 – для акации, дуба, липы и ольхи.
Результаты проведенных испытаний заносят (указывая породу древесины) в табл.4 и дают окончательное заключение по прочности при сжатии вдоль волокон серии из 3-х образцов с соответствующей влажностью.
Таблица 4 – Результаты определения прочности древесины при сжатии вдоль волокон
| Показатели | Размер- ность | Данные испытаний | ||||
| Линейные размеры поперечного сечения образца | ширина (а) | мм | ||||
| толщина (b) | мм | |||||
| Площадь поперечного сечения образца (а×b) | см2 | |||||
| Разрушающая нагрузка (Рmax) | Н | |||||
| Влажность образца (W) | % | |||||
| Предел прочности при сжатии вдоль волокон | σw | МПа | ||||
| σ12w | МПа | |||||
| Среднее значение предела прочности при сжатии | σw | МПа | ||||
| σ12w | МПа | |||||
|
|
|
