Понедельник, 18.06.2018, 14:17
Приветствую Вас, Гость | RSS
реклама
Календарь
«  Ноябрь 2012  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930
Интересные факты
Новости
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Главная » 2012 » Ноябрь » 5 » Механические свойства древесины
23:20
Механические свойства древесины

Механические свойства древесины

Вертикальные статические нагрузки - это постоянные или медленно возрастающие. Динамические нагрузки, наоборот, действуют кратковременно. Нагрузку, разрушающую структуру древесины, называют разрушительной. Прочность, граничащую с разрушением, называют пределом прочности древесины, ее определяют и измеряют образцами древесины. Прочность древесины измеряют в Па/см² (кгс на 1 см²) поперечного сечения образца в месте разрушения, (Па/см² (кгс/см²).

Сопротивление древесины определяют как вдоль волокон, так и в радиальном и тангентальном направлении.

По направлению действия силы (нагрузок) различают прочность древесины на сжатие, изгиб, скалывание, растяжение. Прочность зависит от направления действия сил, породы дерева, плотности древесины, влажности и наличия пороков. Механические свойства древесины приведены в табл. 1... 3.

Таблица 1 Основные технические свойства различных древесных пород

Порода дереваКоэффициент усушки, %Механическая прочность для древесины с 15 % - ной влажностью, МПа (кгс/см²)
в радиальном направлениив тангентальном направлениина сжатие вдоль волоконна изгибскалывание
в радиальной плоскостив тангентальной плоскости
Хвойные древесные породы
Сосна0,180,3343,979,36,9 (68)7,3 (73)
Ель0,140,2442,374,45,3 (53)5,2 (52)
Лиственница0,220,4051,197,38,3 (83)7,2 (72)
Пихта0,90,3333,751,94,7 (47)5,3 (53)
Твердолиственные древесные породы
Дуб0,180,2852,093,58,5 (85)10,4 (104)
Ясень0,190,3051,011513,8 (138)13,3 (133)
Береза0,260,3144,799,78,5 (85)11 (110)
Клен0,210,3454,0109,78,7 (87)12,4 (124)
Ильм0,220,4448,6105,7-13,8 (138)
Вяз0,150,3238,985,27 (70)7,7 (77)
Мягколиственные древесные породы
Осина0,20,3237,476,65,7 (57)7,7 (77)
Липа0,260,3939687,3 (73)8 (80)
Черная ольха0,160,2336,869,2--
Черная осина0,160,3135,1605,8 (58)7,4 (74)

Чаще всего древесина работает на сжатие, например, стойки и опоры. Сжатие вдоль волокон действует в радиальном и тангентальном направлении (рис. 1).

Испытание механических свойств древесины на сжатие

а - вдоль волокон; 6 - поперек волокон - радиально; в - поперек волокон - тангентально
Рис. 1

Строительные нормы и правила в зависимости от пороков делят деревянные конструкции на три категории.

Предел прочности древесины на сжатие вдоль волокон высок у всех пород. Поперек волокон он значительно меньше.

Для хвойных твердо- и мягколиственных пород нормативную сопротивляемость рассчитывают по коэффициентам табл. 2.

Таблица 2. Нормативная сопротивляемость чистой древесины сосны и ели

Вид сопротивления и характеристика элементов, находящихся под нагрузкойМПа (кгс/см²)
Сопротивление статическому изгибу R1:
для элементов, изготовленных из круглого леса с неослабленным поперечным сечением16 (160)
для элементов с прямоугольным сечением (ширина 14 см, высота - 50 см)15 (150)
для остальных элементов13 (130)
Сопротивляемость сжатию Rсж и поверхностному сжатию Rп.сж.:
Rп.сж. вдоль волокон13 (130)
в плоскости, паралельной направлению волокон Rп.сж.пл.1,8 (18)
Сопротивление сжатию местной поверхности Rп.сж.:
поперек волокон в опорных местах конструкции2,4 (24)
в опорных зарубках3 (30)
под металлическими подкладками (если углы приложения силы 90...60º)4 (40)
Сопротивляемость растяжению вдоль волокон Rраст.в.:
для элементов с неослабленным поперечным сечением10 (100)
для элементов с ослабленным поперечным сечением8 (80)
Сопротивляемость раскалыванию вдоль волокон Rраск.в.2,4 (24)
Сопротивляемость раскалыванию поперек волокон Rраск.п.1,2 (12)

Таблица 3 Твердость древесины различных пород

Порода дереваТвердость, МПа (кгс/см²)
для поверхности поперечного разрезадля поверхности радиального разрезадля поверхности тагентального разреза
Липа19,0 (190)16,4 (164)16,4 (164)
Ель22,4 (224)18,2 (18,2)18,4 (184)
Осина24,7 (247)17,8 (178)18,4 (184)
Сосна27,0 (270)24,4 (244)26,2 (262)
Лиственница37,7 (377)28,0 (280)27,8 (278)
Береза39,2 (392)29,8 (298)29,8 (298)
Бук57,1 (571)37,9 (379)40,2 (402)
Дуб62,2 (622)52,1 (521)46,3 (463)
Граб83,5 (835)61,5 (615)63,5 (635)

Древесина работает на изгиб с опорой в середине (рис. 2, а) (доска-качель), с закрепленным концом (рис. 2, б) (балка балкона), с опорами на концах (рис. 2, в) (балки перекрытия). Во всех случаях конструкции подвержены растяжению и сжатию. В двух первых вариантах верхний слой конструкции растянут, а нижний - сжат, в третьем варианте - верхний слой сжат, а нижний растянут. В первом и третьем вариантах от воздействия критического момента разрушение произойдет в середине детали, во втором варианте - в месте ее закрепления. Во всех вариантах изгиба граница действия сил сжатия и растяжения проходит через ось в центре конструкции. Ее называют нейтральным слоем, так как здесь отсутствуют силы сжатия и растяжения, но действуют силы сдвига.

Испытание механических свойств древесины на изгиб

Рис. 2

Предел прочности древесины на сдвиг (скалывание) - это способность ее сопротивляться перемещению вдоль и поперек волокон (рис. 3, а, б,). Прочность на скалывание поперек волокон больше, чем вдоль волокон.

Сдвиг древесины

а - вдоль волокон; б - перпендикулярно волокнам
Рис. 3

Прочность забитых гвоздей при растяжении зависит от вида сопряжения детали (рис. 4). В первом случае оно в два раза меньше, чем при двойном.

Сдвиг деталей

а - обыкновенный; б - двойной
Рис. 4

Скалывание в деревянных конструкциях в узлах фермы действует совместно с силами на сжатие и изгиб. Направления сил в деревянной конструкции показаны на рис. 5.

Направление сип в деревянной конструкции, находящейся под нагрузкой

1 - сдвиг на скалывание; 2 - сжатие; 3 - растяжение; 4 - изгиб; 5 - сжатие
Рис. 5

Прочность древесины зависит от влажности и объемной массы. При увеличении влажности ее прочность уменьшается. Плотная сухая древесина более прочная, чем легкая и рыхлая. Неодинакова прочность древесины в различных местах ствола. Наиболее прочна древесина комлевой части ствола, имеющая большую объемную массу. На каждые 6 м предел прочности древесины (от комля к вершине) снижается на 8%.

Для древесины характерны эластичность и пластичность. Эластичность используется в рукоятках ручных инструментов, уменьшающих силу удара, например в ручке стамески.

Пластичность - способность древесины сохранять приданную ей форму после снятия приложенной нагрузки. Влажность и повышение температуры древесины увеличивают пластичность. Обработка древесины паром или горячей водой увеличивает ее пластичность, что находит применение в производстве гнутой мебели, лыж. Высокая пластичность у бука, вяза, дуба, ясеня, меньшая пластичность у хвойных пород из-за прямолинейной структуры волокон.

Хрупкость - это свойство древесины внезапно разрушаться под воздействием нагрузки. Хрупкой древесины не существует, это объясняется ее волокнистым строением.

Твердость древесины - это способность сопротивляться внедрению инородного тела. Увеличение объемной массы древесины повышает ее твердость и увеличивает трудоемкость обработки.

С увеличением влажности твердость древесины уменьшается. По твердости древесину подразделяют на твердую и мягкую. Твердые породы: граб, бук, дуб, клен, ясень, вяз, груша, орешник, ильм, лиственница и др., а наиболее твердые самшит и акация; мягкие: липа, ель, сосна, ольха и др.

Износостойкость - это способность древесины противостоять нагрузкам, возникающим в процессе трения (при эксплуатации полов, лестниц).

Износ древесины определяется стиранием поверхности при механических нагрузках в процессе эксплуатации и зависит от твердости и объемного веса древесины.


Просмотров: 471 | Добавил: Egor333 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
Поиск по сайту
Опросы
Оцените мой сайт
Всего ответов: 17