Механическая прочность древесины (1100342), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Торцы были окрашены краской с цельюуменьшения растрескивания.Но по прошествии нескольких недель в широких брусьях сталипоявлятьсямагистральныетрещины,идущиевдольбрусаираспространяющиеся по всей длине.Из-за опасности нехватки количества образцов пришлось удвоитьчисло брусьев и в январе привезти еще четыре дерева такого же возраста идиаметра, как ранее.При сушке соблюдались условия, подробно описанные в разделе6.4.4. Тонкие брусья сохли достаточно быстро, и уже через три месяца ихвлажность достигла 16-17%.
Сложнее шел процесс у широких брусьев.Через шесть месяцев, весной, влажность первой серии брусьев составляла26-27%, авторойоколо 40%.При этомпродолжалосьразвитиемагистральных трещин.Затем процесс естественной сушки ускорился и к маю (девятьмесяцев с момента распиловки) влажность первой серии брусьев составила9-10%, а второй 14-15%.Придоставкенадеревообрабатывающеераспиловки уже в лаборатории отбраковалосьпроизводство18 из 32-хдлябрусьев.202Растрескиваниеособеннокоснулосьбрусьев,выпиленныхвтангенциальном направлении.* Появилось опасение, что образцов с болееслабой структурой (широкие брусья) попросту не хватит для проведениядостоверных экспериментов.Проблема усугубилась непосредственно при распиловке на образцы.Образцыстангенциальнойструктуройрастрескивалисьприсоприкосновении с режущим инструментом в направлении годовых колец.В результатеиз 24-хметров бруса тангенциального направленияполучилось лишь 13 образцовшириной 6 см без дефектов строения.6Немногим лучше обстояли дела и с радиальной структурой.В целом, благодаря многократному запасу материала, удалосьполучить необходимое для проведения опытов количество образцов.Также следует отметить, что структурнослабые направления неотличаются особенным рассеиванием прочностных качеств и не требуютбольшого количества испытаний.Общее количество образцов без каких-либо дефектов строения, послеотбраковки, приведено в таблице.Таблица 6.4.
Общее количество образцов во второй серии испытанийНаправление волоконКоличествоНеобходимоеколичество дляэкспериментаВдоль волокон7016Поперек волокон, радиальное4616Поперек волокон,1316тангенциальное203С целью выравнивания влажности более влажные образцы былипомещены в отапливаемую комнату, в то время как остальные хранилисьнепосредственно в лаборатории.6.63. Проведение эксперимента.Ежедневно перед началом работы проводились в точности такие жеприготовления, которые описаны в предыдущей главе.
Каждый образецтщателыюобмеривался,измеряласьвлажность,ипроводилисьвспомогательные испытания.Если в первой серии опытов нас интересовала нагрузка, а такжеперемещение захватов пресса, то теперь мы использовали дополнительныйдатчик для измерения поперечных деформаций при сжатии.Особо следует остановиться на анализе распространенной методикиопределениядеформацийсдвигапри изгибе. Принято проводитьизмерения деформации сдвига при помощи цифровой видеокамеры. Сутьметода состоит в следующем.Камера располагается вблизи испытуемого образца на неподвижномштативе. На образец наносится сетка, состоящая из узлов.
Он тщателыювыравнивается относительно опор, и затем производится нагружение.Узлыперемещаютсяотносительнонеподвижнойкамеры(из-заперемещения захватов пресса), а также относительно друг друга (из-заналичия угловой деформации). Затем съемка переносится на компьютер,оцифровывается, и на мониторе замеряется положение узлов до и посленагружения.При эксперименте использовалась видеокамера с высокой степеньюразрешения изображения (2Мп), а также монитор размером 19 дюймов сцелью наиболее точного определения угловых деформаций. Узлы (точки)204на образец сначала наносились гелевой ручкой, но при анализе намониторе точки расплывались до 10-12 пикселей каждая, что затруднялоопределение не только центра узла, но и возможного перемещения.
Затеммы испробовали нанесение точек тонкой иглой, которая предварительнообмакивалась в тушь. Ширина узлов сократилась до 2-3 пикселей, чтопозволяло с необходимой точностью определять перемещения.Но, несмотря на современное оборудование, не удалось выделитькакую-либо деформацию. Перемещение точек относительно друг друга непревышало 1-2 пикселей, что является не более чем погрешностьюизмерений (даже исходя из размера узла, который мы видели на мониторе).При этом замеры проводились на начальной стадии нагружения (0-15 кг) изатем непосредственно перед разрушением образца.На наш взгляд, применение данного метода, особенно для древесины,не только неоправданно, но и приводит к ошибочным результатам, еслитаковые появляются. Точность предлагаемого способа измерения невыдерживает никакой критики.На протяжении всего эксперимента аккуратно велся журнал, вкоторый заносились те же данные, что и на первом этапе испытаний.Общая продолжительность эксперимента составила немногим большенедели, после чего полученные результаты были подвергнуты тщательнойобработке.2057.
Результаты экспериментаОсновупредставленнойработысоставилипринципиальноновыенаблюдения за развитием линий скольжения в древесине при сжатии вдоль ипоперек волокон, а также особенности работы деревянной балки на изгиб прижесткомрежименагружения.Впервыепоказанаполнаядиаграмма«напряжение - деформации» для древесины с учетом нисходящей ветви присжатии и изгибе в различных направлениях действия силы к волокнам.Затем были вычислены упругие постоянные, которые, однако, обладаютсильной изменчивостью из-за коэффициента поперечной деформации.Кромеуказанныхосновныхрезультатовнесомненныйинтереспредставляют исследования изгибаемых образцов с трещиной при воздействииусилия поперек волокон.7.1.Работа деревянного образца при изгибе поперек волокон.Изгиб является одним из наиболее изученных видов сопротивлениядревесины нагружению с точки зрения максимального разрушающего усилия,наибольшего прогибаи поведения малого образца при воздействиистатических нагрузок.Новизна полученных данных заключается в следующем:- впервые был применен режим «жесткого» нагружения при изгибе поперекволокон сплошных образцов без дефектов;- оптимальный размер образца выбирался с учетом влияния масштабногофактора на прочность;- построена полная диаграмма «напряжение - деформации» при изгибе сучетом нисходящей ветви;- проведен анализ влияния касательного напряжения на прочность путемиспытания образцов с трещиной;206- доказана неоправданность применения подходов механики разрушения для«изучения изгиба деревянных образцов из-за невозможности наблюдения заразвитием трещины при наиболее актуальных направлениях разрушения поперек волокон.7.1.1.
Типичная кривая работы образца при изгибе поперек волокон.Дляиспытанийнаизгиббылоизготовленовспомогательноеприспособление, состоящее из швеллера и стальных цилиндров, служившихопорами. В соответствии с программой испытаний в швеллере просверлилиотверстия для закрепления и перенесения опор на различные расстояния взависимости от размера образца и программы испытаний.
Швеллер прочнозакрепили непосредственно на рабочем столе пресса, строго отцентрировав сцелью избегания возможных неточностей.Каждый рабочий день, перед началом испытаний, выбирался контрольныйобразец (одаш или несколько) того объема, который планировалось проверитьна прочность.
На нем, внедрением влагомера, замерялась влажность, которуюзатем принимали одинаковой для всей серии эксперимента.Каждый образец перед установкой на пресс тщательно измерялсяштангенциркулем, взвешивался, визуально осматривался на предмет дефектов,и если таковые не обнаруживались,или наблюдалисьнезначительно,отправлялся на испытания.Все замеры заносились в журнал испытаний, стандартный вид которогопредставлен в таблице приложений.С пресса на компьютер автоматически передавалась нагрузка, а такжепрогиб образца при каждом шаге нагружения, и строилась графическаязависимость.Ниже показана типичная кривая для жесткого режима нагружения приизгибе поперек волокон (рис.
7.1).Рис. 7.1. Типичная диаграмма «Нагрузка - перемещение пресса» при изгибе8N208Чтобы пояснить шкалу измерений, представлешгую на графике, обратимсяк описанию устройства пресса.В большинстве машин подобного рода за отрицательные значенияпринимается работа машины на сжатие, или, другими словами, уменьшениерасстояния между рабочими частями пресса при испытаниях. Числовоезначение на диаграмме, равное 100, представляет собойрабочимичастямипрессапри началеудаление междудеформированияобразца.Дляпредставленного образца, с учетом смятия, общая деформация составила 50 мм.Соответственно, нагрузка также принимается отрицательной.На диаграмме хорошо видны четыре участка нагружения, которыепоказывают различные процессы, происходящие в образце при увеличениинагрузки.Визуальнохорошонаблюдаетсяпервоначальноесмятие,котороепроисходит в местах контакта образца с нагружающими цилиндрами. Онивнедряются в деревянную поверхность, приводя к образованию пологогоучастка на диаграмме до значения 860-880 кг (уч.1).
Причем данная величинаоказывается устойчивой при всех испытаниях образцов с поперечным сечениемболее 4 см. При изгибе балок сечением 4x4 см2 кривая существенновыпрямляется.Это связано, по-видимому, с величиной максимальногонапряжения, которая находится в непосредственной близости от значения 880.Можно высказать предположение о пределе прочности древесины насмятие, который лежит около указанного диапазона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
