На главную: Строительное дело
Вход
Строительное делоМастеровойДревесиноведениеМеханический свойства древесиныПрочность древесины при статическом изгибе

ДревесиноведениеВ начало раздела

Обработка древесины, сушка и классификация древесины, свойства дерева)
НЕ понравилась
0
Понравилось

Прочность древесины при статическом изгибе

Согласно ОСТ НКЛ 250 для испытания на статический изгиб применяются образцы в форме бруска размерами 20 мм X 20 мм X 300 мм; в образце посредине длины измеряется с точностью 0, 1 мм его ширина b по радиальному и высота h по тангентальному направлению. Неподвижные опоры и нож машины должны иметь закругление радиусом 15 мм; расстояние между центрами опор l = 24 см. Образец располагают на опорах так, чтобы усилие было направлено по касательной к годовым слоям (изгиб тангентальный).

Нагружение производится в одной точке посредине между опорами равномерно со скоростью 500 кг /- 20% кг/мин. на весь образец, который доводится до полного излома. По шкале машины отсчитывается максимальный груз (Рmax) с точностью 1 кг. Предел прочности вычисляется по формуле:

Поправочный коэфициент на влажность для древесины всех пород 0, 04. При испытаниях на 5-тонной машине ГЗИП (груз и шкала на 50 кг) применяются съемные опоры и нож, укрепляемые в головках машины. Расположение в машине опор (с образцом на них) и ножа показано на рис. 76.

 Схема испытания на статический изгиб: 1 - образец; 2 - нож; 3 - съемные опоры

Рис. 76. Схема испытания на статический изгиб: 1 - образец; 2 - нож; 3 - съемные опоры

При изгибе в древесине возникают нормальные напряжения (на растяжение и сжатие вдоль волокон) и касательные напряжения (на скалывание вдоль волокон). Первые достигают максимума в крайних волокнах, наиболее удаленных от нейтральной плоскости, а вторые (на скалывание) - в нейтральной зоне, которая теоретически должна проходить посредине высоты бруска. В древесине же из-за различий в модуле упругости при растяжении и сжатии вдоль волокон нейтральная плоскость смещается в сторону растянутой зоны (рис. 77), что обусловливает неравенство нормальных напряжений (на растяжение и сжатие вдоль волокон).

Деформация при изгибе внешне выражается прогибом образца и измеряется стрелой прогиба. Так как прочность древесины при сжатии вдоль волокон значительно меньше, чем прочность при растяжении, разрушение при изгибе начинается в зоне сжатия в виде появления складок, хотя на-глаз оно редко заметно. Окончательное разрушение происходит в зоне растяжения и заключаегся в разрыве или отщегте крайних волокон и полном изломе образца.

 Эпюры напряжений при статическом изгибе в целых телеграфных столбах (по К. К. Симинскому)

Рис. 77. Эпюры напряжений при статическом изгибе в целых телеграфных столбах (по К. К. Симинскому)

По характеру излома можно судить о качество древесины, древесина высокого качества дает излом волокнистый или защепистый, а при низком качестве излом получается раковистый, почти гладкий (рис. 78).

 Вид разрушения при изгибе: слева - раковистый; справа - волокнистый

Рис. 78. Вид разрушения при изгибе: слева - раковистый; справа - волокнистый

Защепистость излома более резко выражена в растянутой зоне образца: пучки волокон здесь крупнее и длиннее; в сжатой зоне, наоборот, эти пучки мелкие и короткие.

Прочность древесины при статическом изгибе по величине занимает промежуточное положение между прочностью при растяжении и сжатии вдоль волокон и может быть в среднем для разных пород принята равной 800-1000 кг/см2.

Если прочность при сжатии вдоль волокон принять за единицу, то прочность при статическом изгибе будет примерно в 2 раза, а прочность при растяжении вдоль волокон - в 3 раза выше.

Если при испытаниях на изгиб измерять стрелу прогиба при ступенчато-возрастающей нагрузке, то на основании полученных данных можно построить диаграмму изгиба, откладывая на оси ординат нагрузку, а на оси абсцисс - стрелы прогиба (рис. 79).

 Диаграмма статического изгиба древесины ясеня

Рис. 79. Диаграмма статического изгиба древесины ясеня

Точка максимального подъема кривой соответствует разрушающей нагрузке, а точка перехода прямолинейного участка диаграммы в криволинейный - пределу пропорциональности, который по некоторым исследованиям составляет в среднем 0, 7 от предела прочности при статическом изгибе (0, 66 для хвойных и 0, 71 для лиственных пород). Как и в случае растяжения и сжатия предел пропорциональности при статическом изгибе является величиной условной.

Если из точки максимального подъема кривой опустить перпендикуляр на ось абсцисс, то площадь полученной замкнутой фигуры будет характеризовать работу, затраченную на излом образца. Величина этой площади зависит не только от максимального груза и стрелы прогиба в момент разрушения, но и от формы линии, показывающей зависимость между нагрузкой и стрелой прогиба, и угла наклона этой линии по отношению к оси абсцисс. Если обозначить через Рmax разрушающий груз, a fmax - стрелу прогиба в момент разрушения, то площадь диаграммы, или работу деформации при изгибе, можно выразить формулой:

Прочность древесины при статическом изгибе

где n - коэфициент полноты диаграммы, показывающий, какую часть от площади прямоугольника со сторонами Pmax и fmax составляет площадь полученной диаграммы. По нашим данным, для древесины дуба коэфициент полноты составляет в среднем 0, 62. Разделив работу деформации при изгибе на объем образца, заключенный между опорами, получим удельную работу деформации при изгибе, выражаемую обычно в кгм/см3. Удельная работа деформации при изгибе может служить характеристикой вязкости древесины.

Таким образом, диаграмма изгиба позволяет более полно характеризовать прочность при статическом изгибе и получить при этом ряд дополнительных показателей.

Высокая прочность и легкость приложения усилия обусловливают широкое применение древесины для деталей, работающих на изгиб (всевозможные балки, стропила, фермы, мосты, ригеля шахтных креплений, подмости, обрешетка, оси экипажей и т. п. ).

Данные, характеризующие прочность древесины наших лесных пород при статическом изгибе, приведены в сводной таблице физико-механических свойств древесины.

Различие между прочностью при радиальном и тангентальном изгибах для некоторых пород видно из данных табл. 43.

Таблица 43

Предел прочности при статическом изгибе

Порода Предел прочности при статическом изгибе в кг/см3
радиальном тангентальном
Лиственница 1070 1200
Сосна 875 980
Ель 746 764
Дуб 1015 995
Ясень 1058 1032
Граб 1375 1325
Клен 1090 1045
Береза 985 945

Как видим, для древесины лиственных пород прочность при изгибе в обоих направлениях практически можно считать одинаковой (разница 2-4%), для хвойных же пород прочность при тангентальном изгибе может быть на 10-12% выше, чем при радиальном.

{nb_link}
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.




Смотрите также

 
 
 
Регистрация | Забыли пароль? | Контанкты | Правила
Последние комментарии | Теги | Каталог ссылок
О сайте | Карта сайта | Наша команда | Список пользователей
Статистика | RSS | RSS отзывов
2009 © DeloStroika.ru - Сайт представляет Вам материалы по строительной тематике: строительство домов, коттеджей, ремонтные работы в доме и ремонт в квартире. Самостоятельно Вы сможете научиться строить гараж, построить баню, построить бассей и другие хоз. постройки. Видео раздел предлагает к просмотру материалы внутренней отделки и интерьера помещений Вашей квартиры.
* При полном или частичном использовании материалов сайта, активная (dofollow) гиперссылка на страницу материала обязательна.
Запросов: 2 (0.00352)
Rambler's Top100