Механічні властивості деревини. Класифікація механічних властивостей деревини.

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Механічні властивості деревини. Класифікація механічних властивостей деревини.

Содержание

2. До механічних властивостей відносять здатність деревини протистояти дії зовнішніх сил, які спричиняють тимчасові або постійні деформації
3. Механічні властивості можуть проявлятися під час дії - статичних - ( плавно зростаючих), - ударних або
4. Оскільки деревина анізотропний матеріал її випробовують в різних напрямках: уздовж та поперек (рад.і танг.напр.)волокон. В деревині,
5. Зміна розмірів та форми тіла під дією навантажень називається деформацією. Напруження і деформації можуть виникати без
6. У деревини близька до лінійної залежність між напруженнями та деформаціями спостерігається під час короткочасних навантажень до
7. Реологія - це наука, що вивчає закони розвитку деформацій у часі. Реологічні властивості деревини проявляються в
8. На молекулярному рівні напруження в полімері-деревині (матеріал клітинних стінок являє собою комплекс природних полімерів, що мають
9. До експлуатаційних і технологічних властивостей деревини відносять: - твердість, - ударну в"язкість, - здатність деревини утримувати
10. Дослідження проводять в приміщенні лабораторії з параметрами повітря : t = 20±2°С і φ =65±5% .
11. Для перерахунку модулів пружності, зсуву і коефіцієнтів поперечної деформації використовують формулу: де С12 - показник даної
12. Допускається випробування деревини з вологістю W>Wмн. Для таких зразків не потрібно визначати вологість, перерахунок показників для
13. Стиск уздовж волокон Зразки 20x20x30 мм. Зразок навантажують з такою постійною швидкістю, щоб він зруйнувався через
15. Границі міцності за стиском уздовж волокон деревини
16. Видимі сліди руйнування деревини за стиском У порід з деревиною, що легко деформується та у вологої
17. Стиск поперек волокон
18. Трифазна деформація характерна при стиску в радіальному напряму деревини хвойних порід. Перша фаза діаграми (прямолінійна ділянка)
19. Листяні породи в радіальному і в тангенціальному напрямах зминаються, в результаті чого виявляється слабо виражена трифазна
20. Враховуючи те, що при стиску поперек волокон не можливо визначити максимального навантаження, яке руйнує зразок; обмежуються
21. Розтяг вздовж волокон
23. У середньому границя міцності уздовж волокон для всіх порід наближається до 130 МПа. Границя пропорційності становить
24. Розтяг поперек волокон
25. Для визначення границі міцності при розтягненні поперек волокон в рад. і танг. напрямах зразок виготовляють таким
26. Міцність деревини при статичному згині Для випробувань стандартом перед-бачені зразки у формі брусків розміром 20x20x300 мм.
28. У зразку при навантаженні виникають стискаючі напруження в верхній частині і розтягуючі - в нижній. Оскільки
30. Міцність деревини при зсуві Розрізняють три види випробувань на зсув: сколювання уздовж волокон; поперек волокон перерізання
32. Термін навантаження 0,5-1.5 хв. Визначають максимальне навантаження Pmax , та розраховують границю міцності :
34. У листяних порід міцність на сколювання уздовж волокон вище у 1,6 разів за хвойні. В танг.
35. Перерізання деревини поперек волокон проводять на зразках у формі пластинки. Навантаження передають через рухомий ніж. Границя
37. Скачать презентацию

Слайд 2

До механічних властивостей відносять здатність деревини протистояти дії зовнішніх сил, які

спричиняють тимчасові або постійні деформації та руйнування деревини.
Розрізняють такі механічні властивості, що виявляються під дією механічних навантажень:
міцність - здатність протистояти руйнуванню;
деформативність - здатність протистояти зміні розмірів та форми;
технологічні та експлуатаційні механічні властивості.

Слайд 3

Механічні властивості можуть проявлятися під час дії
- статичних - ( плавно

зростаючих),
- ударних або динамічних - (діючих раптово на всю величину);
- вібраційних - (мінливо змінюючих величину і напрям)
- довготривалих – (діючих досить тривалий час) навантажень.
Показники механічних властивостей деревини визначають на:
- розтяг,
-стиск,
- вигин,
- зсув .

Слайд 4

Оскільки деревина анізотропний матеріал її випробовують в різних напрямках: уздовж та

поперек (рад.і танг.напр.)волокон.
В деревині, як в будь-якому матеріалі, під дією зовнішніх навантажень виникають силу опору. Ці сили, діючі на одиницю площі перетину тіла, наз. напруженнями
( Па або Н/мм2). 1МПа=106Па=106Н/м2=1Н/мм2

Слайд 5

Зміна розмірів та форми тіла під дією навантажень називається деформацією. Напруження

і деформації можуть виникати без зовнішніх навантажень ( сушіння, нагрівання, зволоження тощо).
Напруження, що діють перпендикулярно до перетину (по нормалі) наз. нормальними σ, а по дотичній - дотичними τ .
Максимальне напруження, що передує руйнуванню тіла наз. границею міцності.

Слайд 6

У деревини близька до лінійної залежність між напруженнями та деформаціями спостерігається

під час короткочасних навантажень до величини напружень, що відповідають границі пропорційності. З певним наближенням можна сказати, що деревина при невеликих навантаженнях підпорядковується закону Гука. Зв"язок між σ, та τ відбувається за допомогою пружних постійних.

Слайд 7

Реологія - це наука, що вивчає закони розвитку деформацій у часі.

Реологічні властивості деревини проявляються в її здатності деформуватися під навантаженням і у часі.

Слайд 8

На молекулярному рівні напруження в полімері-деревині (матеріал клітинних стінок являє собою

комплекс природних полімерів, що мають довгі гнучкі ланцюгові молекули) виникають три види деформацій:
- пружні - в результаті зворотної зміни проміжків між частинами (ланками) макромолекул у структурних елементах клітинних оболонок);
- високоеластичні - пов"язані із зворотним перегрупуванням ланцюгових макромолекул (об"єм тіла також не змінюється);
- в"язкотекучі - пов"язані із необоротним зміщенням молекулярних ланцюгів (об"єм тіла також не змінюється).
В"язкотекучі деформації деревини зростають при підвищенні температури і збільшенні вологості.
Пластичність - властивість матеріалів зберігати задану форму тривалий час після усунення зовнішньої сили.

Слайд 9

До експлуатаційних і технологічних властивостей деревини відносять:
- твердість,
- ударну

в"язкість,
- здатність деревини утримувати металеві кріплення, а також не піддаватися стиранню в підлозі.

Слайд 10

Дослідження проводять в приміщенні лабораторії з параметрами повітря : t =

20±2°С і φ =65±5% . Після випробувань визначають фактичну вологість зразків і показник механічної якості, перевівши його до 12%-ї вологості:
де B12 - показник механічної якості при вологості 12%;
W - вологість деревини в момент випробування;
α - поправочний коефіцієнт на вологість, який вказує, наскільки змінюється показник даної властивості при зміні вологості на 1%.

Слайд 11

Для перерахунку модулів пружності, зсуву і коефіцієнтів поперечної деформації використовують формулу:

де С12 - показник даної властивості при вологості відповідно 12% і W

Слайд 12

Допускається випробування деревини з вологістю W>Wмн. Для таких зразків не потрібно

визначати вологість, перерахунок показників для них до нормалізованої вологості здійснюється за формулою:
де В12 - показник даної властивості при вологості 12% і більше;
К - перерахунковий коефіцієнт на вологість.

Слайд 13

Стиск уздовж волокон
Зразки 20x20x30 мм. Зразок навантажують з такою постійною

швидкістю, щоб він зруйнувався через 0,5...1,5 хв. від початку навантаження. Момент руйнування фіксується контрольною стрілкою, що фіксує на шкалі силовимірювача Рmax . Границя міцності σW , МПа, розраховується за формулою:

Слайд 14

Слайд 15

Границі міцності за стиском уздовж волокон деревини

Слайд 16

Видимі сліди руйнування деревини за стиском
У порід з деревиною, що

легко деформується та у вологої деревини спостерігається зминання торців. У порід з підвищеною жорсткістю при руйнуванні з'являється складка під кутом 60...700 до осі зразка на тангенц. площині. В деяких порід сліди руйнування нагадують клин - зустрічні складки з поздовжнім розколом. У хвойних порід зразки можуть розпадатися на радіальні шари, а в зразках з вузькими приростами деревина руйнується шарами в танг. площині.

Слайд 17

Стиск поперек волокон

Слайд 18

Трифазна деформація характерна при стиску в радіальному напряму деревини хвойних порід.

Перша фаза діаграми (прямолінійна ділянка) відповідає опорові ранньої зони річних шарів. Після втрати стійкості анатомічних елементів ранньої зони з'являється друга фаза, що нахилена до осі абсцис. Після стиску ранньої зони починає чинити опір більш щільна пізня зона, що відображено третьою фазою діаграми. Остання фаза деформування приводить до ущільнення деревини, і незалежно від значень напруг явних слідів руйнування деревини не спостерігається.

Слайд 19

Листяні породи в радіальному і в тангенціальному напрямах зминаються, в результаті

чого виявляється слабо виражена трифазна діаграма.
Однофазна діаграма утворюється в деревині хвойних порід при стиску в тангенц. напряму. Тут одночасно передаються зусилля на ранню і пізню зони. Пізня зона (більш щільна і жорстка) є визначальною в опорі руйнування всього зразка. Навантаження приводить до руйнування зразків; вони стають опуклими в бік опуклості річних шарів.
Однофазна діаграма спостерігається при радіальному стиску сухої деревини дуба, що має широкі серцевинні промені.

Слайд 20

Враховуючи те, що при стиску поперек волокон не можливо визначити максимального

навантаження, яке руйнує зразок; обмежуються значеннями навантаження, що відповідає границі пропорційності Рпр, (умовне навантаження). Діленням даного навантаження на площу, до якої прикладена ця сила, визначають умовну межу міцності:

Слайд 21

Розтяг вздовж волокон

Слайд 22

Слайд 23

У середньому границя міцності уздовж волокон для всіх порід наближається до

130 МПа. Границя пропорційності становить 0,82 границі міцності для хвойних порід і 0,7 - для листяних.

Слайд 24

Розтяг поперек волокон

Слайд 25

Для визначення границі міцності при розтягненні поперек волокон в рад. і

танг. напрямах зразок виготовляють таким чином, щоб річні шари на плоскому боці були спрямовані відповідно поперек або уздовж довжини його робочої частини.
Перед випробуванням також вимірюють розміри перетину робочої частини, швидкість навантаження така, щоб руйнування відбулося за 1,5...2 хв. Границю міцності підраховують аналогічно розтягу уздовж волокон.
В середньому міцність на розтяг поперек волокон для всіх порід складає приблизно 1/20 частину міцності на розтяг уздовж волокон.
Міцність в рад. напрямку вища, ніж в танг. (у хв. порід на 10-15%, у листяних на 20-70%). Найбільшу міцність мають тверді розсіяносудинні породи; потім кільцесудинні; потім м"які розсіяносудинні. Хвойні породи порівняно з листяними мають значно меншу міцність.

Слайд 26

Міцність деревини при статичному згині
Для випробувань стандартом перед-бачені зразки у

формі брусків розміром 20x20x300 мм. Зразок розміщують на двох опорах, відстань між якими 24 см. Наванта-ження прикладається в одній точці по середині зразка між двома опорами. Швидкість навантаження - щоб зруйнування відбулося за 1...2 хв.

Слайд 27

Слайд 28

У зразку при навантаженні виникають стискаючі напруження в верхній частині і

розтягуючі - в нижній. Оскільки міцність на стиск уздовж волокон значно менша, ніж міцність на розтяг, руйнування починається з утворення досить рідко помітних складок у стиснутій зоні зразка. Остаточне руйнування відбувається в розтягнутій зоні у вигляді розривів або відшарувань крайніх волокон та повного злому зразка. При низькій міцності спостерігається прямий перелом, а при високій - защепистий (особливо в розтягнутій зоні).

Слайд 29

Слайд 30

Міцність деревини при зсуві
Розрізняють три види випробувань на зсув:
сколювання

уздовж волокон;
поперек волокон
перерізання деревини поперек волокон.

Слайд 31

Слайд 32

Термін навантаження 0,5-1.5 хв. Визначають максимальне навантаження Pmax , та розраховують

границю міцності :

Слайд 33

Слайд 34

У листяних порід міцність на сколювання уздовж волокон вище у 1,6

разів за хвойні. В танг. напр. у листяних, порід на 10-30% міцність більша за рад. Це яскравіше видно у порід з розвиненими серцевими променями (граб, бук). Для деревини хвойних порід значної різниці немає.

Слайд 35

Перерізання деревини поперек волокон проводять на зразках у формі пластинки. Навантаження

передають через рухомий ніж. Границя міцності :