Механическая прочность древесины (1100342), страница 7
Текст из файла (страница 7)
[11] в середине двадцатого столетия на малыхобразцах из "чистой" древесины сосны (без пороков)1. Приведем здесьосновные полученные авторами закономерности.Для испытаний были изготовлены образцы размером 1 = 2см, h = 2см, b изменялась в зависимости от условий испытаний от 2 см. при сжатиидо 30 см при изгибе.Образцы испытывались на сжатие, статический и ударный изгиб,скалывание вдоль волокон, растяжение вдоль волокон.Скорость нагружения принималась от 50 (на скалывание) до 200кг/мин. (на сжатие) Основные результаты приведены в табл. 2.2 - 2.4 ирис. 2.4 - 2.6.1Более поздние работы по исследованию реальных конструкций больших размеров подтверждаютосновные закономерности влияния влажности и температуры на прочность чистой древесины.
Сдостаточной точностью показанные здесь выводы можно переносить и на образцы больших размеров.<47Таблица 2.2.температура,°С15-2-16-26-42Температура, влажность и изгибеПредел прочности при изгибе, *кгс/смпри влажности, %702615908505206785761090510801693949122273687198265311067568259631016122593310301225855693Таблица 2.3.1345295658368161078Температура и влажность при скалыванииПредел прочности при скалывании, *кгс/см2при влажности, %температура, °С0915267010072655029278074756141346076857352434578958160502580105927259157675696570-28484656464-1684967968102-2696908281134-429978826999-7910388848514048Таблица 2.4.Температура,°С1008060452515-2-16-26-42-79Температура и влажность при сжатииПредел прочности при сжатии вдоль волокон, *кгс/смпри влажности, %0482523574597649665708717726721687918323228331736641647756759361855715125183241283340357394476492531494* - по данным Бойко М.Д. и Белянкина Ф.П.
[11,17]2683108132158183225317332332360391705891124150183213285409333536504800температура °Свлажность в %Зависимость предела прочности при сжатии вдоль волокон от влажности итемпературывлажность в %температура "СРис.2.5 Предел прочности при скалывании в зависимости от влажности и температуры8ш&.14001200r\l1000800с600400200влажность в %температура в СРис. 2.6Предел прочности при изгибе в зависимости от влажности и температуры в кг/см252Основные полученные выводы:- влажность древесины оказывает существенное влияние на пределпрочности при любой температуре;- температура оказывает значительное влияние на прочность прилюбой влажности;- до точки насыщения волокон наблюдается снижение прочности прилюбой температуре, повышение прочности после насыщения припонижениитемпературыможнообъяснитьобразованиемвдревесине кристаллической решетки льда.- повышение температуры при сохранении влажности выше 15градусов значительно понижает прочность древесины;- понижение температуры ниже нуля при сохранении влажности и темболеепри ее повышении значительноповышаетпрочностьдревесины по сравнению с ее прочностью при температуре +15.- зависимость прочности от влажности в диапазоне 0-30% имеет вид,близкий к прямолинейному.Исключение составляет ударный изгиб: с увеличением температурысопротивление ударному изгибу возрастает; при понижении температуры падает; с увеличением влажности и понижении температурывозрастаетхрупкость древесины.Понижение прочности древесины с повышением температуры авторыобъясняют тем, что в нагретом виде волокна и связующие веществанаходятся в размягченном состоянии.В большинстве других работ проводимые испытания подтверждаютвышесказанное, болеедетальноанализируя,например, численныезначения изменения прочности от влажности при постоянной температуре,или вид зависимостипрочности от температуры.
Одни исследователисчитали, что она имеет линейный характер, другие (в том числе Бойко иБелянкин) пришли к выводу, что это справедливо лишь для абсолютно53сухой древесины. Однако нетрудно заметить, что в отдельно взятыхдиапазонах изменения температуры, например, 0-20 градусов или 20 - 40отклонения от прямой столь невелики, что в инженерных расчетах ими,как правило, "пренебрегают.В последние годы получил распространение другой, на нашвзгляд более верный подход к оценке влияния климатических условий напрочность с целью максимально приблизить эксперимент к работеконструкции в реальных условиях. (Денет Н.Д., [25, 26] Мэдсен Б. [140] идр.) Для испытаний на прочность берутся образцы больших размеров илидаже целые конструкции, в которых пороки строения сглаживают силувлияния климатических условий на показатели прочности, являясь,очевидно, первопричиной их заметного снижения1.В целом данные по испытаниям объемных образцов с порокамистроения подтверждают основные показатели для чистых образцов.
Из-запороковнаблюдаетсяобщееснижениепрочности,прямопропорциональное их количеству.Единственное различие обнаружено в работе сжато-изгибаемогоэлемента. В растянутом поясе балки влажность может оказыватьупрочняющее влияние, изменяя поле напряжений в присучковой зоне.Взаключение следует отметить, что в настоящее время посуществующимстандартам механические характеристики древесиныисследуются при температуре 20 градусов и влажности 12%.1Что опять же согласуется с природой.
Невозможно представить, чтобы при изменениитемпературы окружающего воздуха с -40 до +40 градусов прочность деревянного стволаизменялась в несколько раз, что приводило бы к уменьшению сроков жизни дерева. К тому же,цикличность подобных колебаний может составлять более 1000 раз за время жизни. Испытанияконструкций подтверждают сделанные выводы.
К сожалению, данных о влиянии температуры ивлажности на натурные образцы имеется очень незначительное количество.542.2.4. Формулы пересчета к стандартной влажности и температуре.Приопределениимеханическиххарактеристиксуществующихконструкций, а также при проведении экспериментов по определениюпрочности,достаточнотруднодобитьсявдревесинеодинаковойвлажности на протяжении всего периода исследований, и еще сложнееполучить стандартную влажность 12%. Также и температура окружающеговоздуха в лаборатории, не говоря о древесине, работающей на открытомвоздухе, колеблется на несколько градусов в течение различных сезонныхпериодов.Всвязисвышесказаннымчастовозникаетиспользовать так называемые формулы приведения кнеобходимостьстандартнойвлажности и температуре.В настоящее время формулы приведения имеют следующий вид [21]:-к стандартной влажности в 12%:Ba=Bw[l+a(w-12)](2.3)где Bi2 — предел прочности при влажности 12%; W — влажность в момент испытания;B w - предел прочности при влажности в момент испытания;а - поправочныйкоэффициент, зависящий от вида напряженного состояния для всех пород древесины.Важно знать, что данная формула имеет границы применимости привлажности от 8 до 23%, что связано с особенностью положения воды вдревесине.- к стандартной температуре 20°С:<7 20 =<7 /+ /?(Г-20)(2.4)55где 020 - прочность при температуре 20°С; crt - прочность при заданной температуре; Р- поправочное число на температуру, зависящее от породы древесины и виданапряженного состояния.2.23.
Основные пороки строения древесины и их влияние напрочность.1Ценность древесины определяется внешним видом, механическими ифизическими свойствами. Но, под влиянием различных внешних факторовна протяжении всей жизни дерева, оно накапливает множество дефектов,которые называются пороками строения. Известны множество причин,которые способны испортить ценность дерева. Это - различные грибковыеобразования, насекомые, атмосферные факторы и проч.Но большую часть пороков дерево приобретает во время хранения наскладах.Оноповреждаетсягнилью,разрушаетсянасекомыми,растрескивается и, таким образом, теряет в своей ценности.Поэтому для изучения механических свойств древесины необходимоиспользовать только свежесрубленные деревья и тщательно вести за ниминаблюдение на всем пути от места произрастания до научной лаборатории.Пороки древесины весьма разнообразны по внешнему виду ипричинам, их вызывающим. Полное их перечисление можно найти вспециализированной литературе по древесиноведению.
В работе следуетупомянуть о тех пороках строения, которые оказывают непосредственноевлияние на прочность, и встречаются в древесине, применяемой впромышленности, и которые необходимо учитывать как при расчетеконструкций, так и при проведении испытаний.21Наибольшая часть определений взята из [21 ]Вообще любые пороки строения тем ИЛИ ИНЫМ образом влияют на механические свойства. Но,например, гнилые деревья или сильно деформированные не применяются в промышленности.
В работетакже не упоминаются пороки паразитного происхождения.256Раньше для изучения механических свойств проводились посадкиспециальных модельных деревьев, за которыми велось тщательноенаблюдение в процессе роста. Теперь же исследовательсталкивается спроблемой самостоятельного выбора дерева на разрабатываемой делянке.Любое растение стоит немалых средств, поэтому даже при визуальномосмотре необходимо обращать самое пристальное внимание на различныедефекты строения.Итак, все пороки древесины можно разделить на две основныекатегории [21]:- пороки древесины растущего дерева - паразитные и непаразитные;- пороки срубленной древесины — паразитные и непаразитные.Пороки древесины растущего дерева.В процессе роста одним из самых распространенных поврежденийдерева является гаиль.
Гниль характеризуется разрушением клеточныхстенок древесины, вследствие чего она изменяет свой цвет и структуру,становится дряблой, легко крошится и превращается в сухую или сыруюмягкую массу [21]. Гниение древесины в подавляющем большинствеслучаев вызывается грибами и подразделяется на наружное и внутреннее.В зависимости от цвета различают белую гниль (когда гнилая древесинастановится светлее, чем обычная), бурую гниль (древесина принимаеттемно-красные оттенки) и пеструю гниль (когда на буром фоне древесиныимеются белые целлюлозные пятна).Основная проблема экспериментатора заключается в визуальномопределении участков, находящихся в начальной стадии загнивания, таккак в конечной стадии древесина не только меняет свой цвет, но исущественно изменяет структуру, что легко обнаруживается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
