Лекция 5. Механические свойства древесины

Принято различать следующие свойства древесины, проявляющиеся под действием механических нагрузок прочность — способность сопротивляться разрушению; деформативность — способность сопротивляться изменению размеров формы; технологические и эксплуатационные механические свойства.

Механические свойства древесины могут проявляться при действии статических (плавно и медленно возрастающих), ударных (действующих внезапно и полной величиной), вибрационных (по переменно изменяющих величину и направление) и долговременных (действующих весьма продолжительное время) нагрузок.

Показатели механических свойств древесины определяют обычно при растяжении, сжатии, изгибе и сдвиге. Поскольку древесина — анизотропный материал, указывают направление действ] нагрузок: вдоль или поперек волокон (в радиальном или тангенциальном направлении).

В древесине, как и в любом другом материале, под действием внешних нагрузок возникают силы сопротивления. Эти силы приходящиеся на единицу площади сечения тела, называется напряжением и выражаются в Н/мм² или МПа. Изменение размеров и формы тела под действием нагрузок называется деформацией. Напряжения и деформации могут возникать в теле и без участия внешних нагрузок вследствие неоднородных изменений его объема при сушке, увлажнении, нагревании и т.д. Напряжения, действующие по нормали (перпендикуляру) к сечению тела, называются нормальными и обозначаются буквой а (сигма). Напряжения, действующие в плоскости сечения, называются касательными и обозначаются буквой  (тау). Максимальное напряжение, предшествующее разрушению тела, называют пределом прочности.

Особенности механических испытаний древесины. Испытания проводят с целью определения показателей механических свойств (пределов прочности и др.) на малых (базисное сечение 20 х 20 мм), чистых (без пороков) образцах. В рабочее сечение образцов должно входить по крайней мере 4 или 5 годичных слоев. Для получения сопоставимых результатов испытания осуществляют по единой стандартизованной методике. Для каждого вида испытаний разработаны Государственные стандарты (ГОСТ), включающие требования к форме и размерам образцов, применяемому оборудованию, правилам проведения самих испытаний; способы вычисления показателей свойств и др.

Механические свойства древесины сильно зависят от влажности. При увлажнении древесины до предела насыщения клеточных стенок показатели всех механических свойств резко снижаются. Дальнейшее повышение влажности древесины (свыше 30 %) практически не отражается на показателях механических свойств.

Полученные при испытаниях показатели свойств приводят к единой влажности 12 %. Для пересчета показателей деформативности в этом случае используют формулу

Требования к методам различных видов механических испытаний изложены в нескольких десятках стандартов (ГОСТ 16483.2... ГОСТ 16483.39), разработанных в 1970— 1980-х годах и используемых в настоящее время.