§ 10.Общая характеристика. Анизотропия механических свойств.
Основными
механическими характеристиками
древесины являются: прочность,
жесткость, твердость. Их
следует учитывать при воздействии на
конструкции внешних нагрузок. В
конструкциях подвергаются следующим
видам деформации: растяжению,
сжатию,
изгибу,
сдвигу.
Древесина — материал с ярко выраженной
анизотропией, т е. обладает разными
механическими свойствами в разных
направлениях. Анизотропия
обусловлена
структурой, строением и составом
материала. обусловлена структурой,
строением и составом материалов. С
ростом структурных элементов от
микроструктуры к макроструктуре и
вплоть до ствола дерева
неравномерность
механических свойств проявляется все
больше. Само
строение
древесины определяет три взаимно
перпендикулярных направления: вдоль
волокон, поперек волокон радиально (по
радиусу поперечного сечения ствола) и
поперек волокон тангентально (по
касательной
к
годичному слою), по которым свойства
древесины существенно различаются. На
схеме (рис. 16), а эти направления обозначены
буквами
:
(Рис. 16):
Направление анизотропии механических свойств в древесине.
В
направлении
(вдоль волокон) древесина обладает
наибольшими прочностными и упругими
свойствами, а в направлении поперек
волокон
— наименьшими.
Виды прочности: поперек волокон, вдоль волокон, сжатие, изгиб, скалывание.
§ 10. Деформации.
Явления, происходящие в твердых телах при длительном действии в них внутренних напряжений, изучает раздел механики, называемый реологией. Сложность структур древесины и особенности работы под нагрузкой их вязкого компонента вызывают нарастание деформаций при постоянной нагрузке, происходящее в течение долгого времени. Такое явление называется ползучестью.
Различают мгновенные деформации и соответствующее им напряженное состояние и вязкие деформации (деформации последействия) с соответствующим напряженным состоянием. Мгновенные деформации происходят со скоростью приложения нагрузки. Вязкие деформации развиваются после того, как нагрузка перестает возрастать. Скорость их развития зависит от уровня напряжений. Если последние не превышают известного предела, то вязкие деформации затухают (рис. 17, а). Мгновенные и вязкие деформации обратимы после снятия нагрузки, они — упругие. Если напряжения выше предельного, то вязкие деформации переходят в пластические, которые являются необратимыми и развиваются пропорционально времени со скоростью, зависящей от степени напряжения материала. Развитие пластических деформаций при достижении суммарной деформацией предельного значения вызывает разрушение (рис. 17,б). Таким образом, древесину в общем случае можно от нести к упругопластическим материалам.
Релаксация. Релаксацией называется процесс уменыие- щ ния напряжений при сохранении постоянного значения за¬ данной при загружении деформации. Релаксационные кри¬ вые (рис. 17, в) имеют вид, обратный кривым затухающей ползучести. Физическая суть релаксации заключается в преобразовании получен¬ ной при загружении упругой деформации в вязкую деформацию.