Механическая прочность древесины (1100342), страница 25
Текст из файла (страница 25)
В нашем случае, чтоособенно интересно, концентратор напряжений полностью расположен взоне действия касательного напряжения.Также были проведены эксперименты по циклическому нагружениюдля определения величин остаточных деформаций и форм петлейгистерезисанаразличныхэтапахнагружения.Новизнаданныхэкспериментов заключается в величине нагрузки, которая значительнобольше, чем при стандартных испытаниях.Укажем также, что приведенные испытания, в виду недостаточностистатистического материала, не претендуют на полноту исследованияуказанных вопросов, в большей степени обозначая их для будущихэкспериментаторов.6.5.5.
Проведение эксперимента.Каждый рабочий день начинался с измерения влажности образцовтого сечения, которое предполагалось испытывать. Наугад выбиралсяобразец, по возможности, наименее пригодный для испытаний, т.е.содержащийкакие-либодефектыстроения.Посколькунаиболеенеудачные образцы были отбракованы еще при распиловке брусьев, наданном этапе недостатки в образцах носили достаточно условный195характер. Например, искривление волокон в 5-7 градусов по длине рабочейчасти являлось основанием для проведения на таком образце пробныхиспытаний,внедрениявлагомераипрочихманипуляцийподготовительного характера.Влажность заносилась в журнал для проведения испытаний.
Она недолжна была превышать 15%. Если же образец из какого-либо брусапоказывалбольшуювлажность,даннаясерияоткладываласьнапоследующие дни, так как в распиленном виде образцы сохли достаточнобыстро. Следует отметить, что максимальная влажность серий образцов порезультатам измерений равнялась 16,5%.Затем образец выбранного поперечного сечения устанавливался напресс с целью определения ориентировочной максимальной нагрузки, ипроводилось пробное испытание. По определенному экспериментальнымпутемусилиювкомпьютерпрессазаносилисьоптимальныехарактеристики. Это, в первую очередь, время нагружения и максимальноеперемещение захватовпресса, что давалонеобходимуюскоростьнагружения.Варьирование скоростью нагружения могло оказать нежелательноевоздействие на получаемые результаты. При задании высокой скорости(более 5 мм\мин) на пробных образцах уменьшался эффект последействияпосле достижениямаксимальнойнагрузки(нисходящаяветвьнадиаграмме «напряжение-деформация»), и образец разрушался быстрее безобразования на графике характерных «ступеней».
Также мы заметили, чтоболеевысокаяскоростьнагруженияоказывалавлияниеинамаксимальную нагрузку, которая уменьшалась с увеличением скорости.Снижение скорости нагружения также являлось нежелательнымэффектом в виду увеличения времени проведения опытов. Дело в том, чтоиспытательное оборудование при длительной работе перегревалось, и196охлаждающая жидкость не успевала остывать за ночь, из-за чего возникалаопасность нарушения калибровок пресса и точности испытаний.Каждое утро перед установкой первого образца на пресс проводиласьобязательная калибровка испытательной машины, которая повторяласьеще один-два раза в течение рабочего дня.Послеосуществлениявсехнеобходимыхподготовительныхмероприятий, проводился сам эксперимент.
Часть его была снята нацифровую видеокамеру.За один рабочий день испытывалось не более 10 образцов, какправило, одного типоразмера. Общая продолжительность экспериментасоставила порядка двух недель.Рабочий журнал содержал все необходимые данные и состоял изследующих разделов:- вид испытаний (сжатие или изгиб);- поперечное сечение серии образцов;- порядковый номер образца;- точные размеры (с погрешностью 0,05 мм);- качество образца;- количество годовых колец;- среднее расстояние между волокнами;- количество волокон;-влажность;- вес;- время проведения нагружения;- вид нагружения (по нагрузке или по перемещениям);- дополнительные замечания (касались внешнего вида образца, ходаопыта и прочих особенностей).Благодаря хорошему запасу изготовленных образцов, поставленнуюзадачуопределениявлияниямасштабногофакторананесущую3197способностьудалосьрешитьс необходимойточностью.Послерекомендуемой математической обработки результатов их корректностьне вызывала сомнений.В ходе работы встретились две основные проблемы:Первая состояла в сложности изготовления образцов для изгибанаибольшего заданного сечения 7x7x50 см3.
Дело в том, что в брусе труднонайти участок без пороков строения полуметровой длины. Поэтому даннаясерия единственная из всех содержала немного меньшее количествоиспытаний.Вторая проблема — проведение испытаний на растяжение, на чемостановимся подробнее.6.5.6. Проведение испытаний на растяжение.В ходе эксперимента было важно испытать хотя бы несколькообразцов на растяжение, даже не столько для определения влияниямасштабного фактора, сколько для решения основной задачи — нахожденияупругих постоянных древесины.Поэтому была сделана попытка самостоятельно изготовить образцыстандартной формы, с головками для захвата и «шейкой» с несколькобольшей площадью рабочей области по сравнению с рекомендуемой.За основу брались бруски для испытаний на изгиб размерами 5x5x353см . Посередине на токарном станке изготавливалась круглая «шейка»диаметром 3 см.Затем образец устанавливался на пресс.
Зажимные головки прессаимели насечки заводского изготовления и, как нам казалось, достаточнопрочно должныбыли фиксировать образец. Однако при подачерастягивающего усилия брусок при нагрузке порядка 300 кг начиналвыскальзывать из захватов.198Уменьшение поперечного сечения «шейки» до 2 см. ни к чему непривело, после чего захваты были сконструированы самостоятельно сболее выраженными насечками.Однако, образец продолжалвыскальзывать при нагрузках, непревышающих 10-20% от расчетных. Причем визуально не определяласьсоставляющая перемещения: либо захваты перемещались вместе собразцом за счет растяжения последнего, либо он все же постепенновыскальзывал из них.Последней попыткой стало уменьшение рабочей области образца додиаметра в 1 см и фиксация головок в зажимах с максимальным усилием.Но и это действие не привело к желаемому результату.
Головки образцарастрескались из-за сжимающего усилия, и образец попросту распался начасти при подаче нагрузки.Уменьшатьнецелесообразным.поперечноеСлишкомсечениеочевиднодальшевлияниепоказалосьобрабатывающегооборудования на целостность древесины.Таким образом, напрашивается вывод о том, что исследованиерастяжения древесины сопряжено с серьезными трудностями. Практическиневозможно испытать образец с достаточным рабочим сечением, котороесодержало бы набор необходимых древесных элементов.По-видимому, решающим в реальной работе деревянных стержней нарастяжение может стать выбор способа закрепления.
Наблюдать же заработой волокон на растяжение можно при изгибе на нижней граниобразца.6.6.Вторая серия испытаний.Подготовка к основной серии испытаний частично опиралась на опыти результаты предыдущего эксперимента. Многие подготовительные199моменты и ход самих испытаний повторяли методику, изложенную ранее.Поэтому в данной главе будут упоминаться только наиболее важныемоменты без акцентирования внимания на подробностях.За основной был принят размер поперечного сечения образцов 6x62см .6.6.1. Постановка задачи.Выбрав типоразмер образца, а также два из возможныхвидаиспытаний (на сжатие и на изгиб), ставилась задача определить упругиепостоянные для древесины сосны в предположенииортотропностистроения материала.Каждыйвидиспытаний долженбылпроводитьсядлятрехнаправлений анизотропии древесины: вдоль волокон, поперек волокон врадиальном и тангенциальном направлении.
Подобные условия наложилинекоторые особенности на подготовку и проведение эксперимента посравнению с предыдущим экспериментом.6.6.2. Выбор деревьев и распиловка на брусья.Для определения упругих постоянных необходимо расположитьбрусья в кряже так, как показано на рисунке 6.4. Учитывая выбранныйпосле анализа первой серии испытаний типоразмер образца, потребовалисьдеревья большего диаметра по сравнению с первой серией эксперимента.Как указывалось ранее, из-за растрескивания широких брусьевколичество заготовленной древесины было удвоено.Первые четыре дерева были срублены в октябре, из каждого деревамы взяли по одному кряжу длиной три метра и распилили на брусья (рис.Рис. 6.4 Схема распиловки кряжа на брусья во второй серииэксперимента (размер бруса 7x7 х24 см), г -радиальное, t тангенциальное направления.2016.4).
Деревья выбирались диаметром не менее 100 см с тем, чтобы незахватить сердцевину и прикоровые участки. Пришлось игнорироватьвлияние возраста на прочность, поставив в качестве приоритетногонаправления соблюдение симметрии.Получилось, что из каждого дерева удалось заготовить по четыребруса: два для испытаний на сжатие и изгиб вдоль волокон, и по одномуширокому брусу для сжатия и изгиба поперек волокон в радиальном итангенциальном направлениях.Все брусья были доставлены в лабораторию и аккуратно уложены наподготовленные дощечки с достаточным расстоянием между собой длясвободной циркуляции воздуха.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
