5.2. Связь между свойствами древесины

Наиболее тесная прямая связь, как уже отмечалось, существу­ет между содержанием поздней древесины в годичных слоях и плотностью древесины в целом. В качестве примера на рис. 5.3 по­казана зависимость между плотностью абсолютно сухой древеси-1 ны ели и содержанием поздней древесины в годичных слоях.

Средняя ширина годичных слоев (или число их в 1 см) также имеет корреляционную, но менее тесную связь с физико-механи­ческими свойствами древесины. Для каждой хвойной породы су­ществуют свои минимум и максимум числа годичных слоев в 1 см, соответственно ниже и выше которых физико-механические свой­ства снижаются. Так, предел изменения этого показателя у высо­кокачественной древесины сосны и пихты кавказской составляет

от 3 до 25, у ели обыкновенной и аянской верхний предел до­ходит до 20, у лиственницы си-, бирской — до 30.

В древесине кольцесосудистых лиственных пород (дуб, ясень) ширина годичных слоев увели­чивается за счет большего раз­вития поздней древесины, по­этому физико-механические

Рис. 5.3. Связь плотности древеси­ны ели с содержанием поздней древесины в годичных слоях

свойства древесины этих пород улучшаются с увеличением средней ширины годичных сло­ев. Наиболее высокое качество древесины наблюдается, если число годичных слоев в 1 см у дуба не больше 12, у ясеня

обыкновенного — не больше 9, у ясеня маньчжурского — не боль-ще 10. У рассеянно-сосудистых лиственных пород не обнаружива­ется четко выраженной связи между шириной годичных слоев и свойствами древесины.

Связь между плотностью и прочностью с достаточной для прак­тики точностью описывается корреляционными уравнениями пря­мой линии.

Существует тесная связь между отдельными механическими свойствами, например прочностью при сжатии вдоль волокон и прочностью при статическом изгибе. В свою очередь, прочность при сжатии вдоль волокон довольно тесно связана с твердостью торцовой поверхности. Между ударной твердостью и износостой­костью также наблюдается прямая связь. Наличие связей между различными механическими свойствами позволяет при конт­рольных испытаниях ограничиваться лишь определением плотно­сти и прочности при сжатии вдоль волокон, а в случае необходи­мости, кроме того, определять предел прочности при статиче­ском изгибе, скалывании вдоль волокон и ударную вязкость дре­весины.

Во всех отраслях техники развиваются не разрушающие испытания материалов. Эти испытания позволяют без нару­шения целостности материала по косвенным признакам опреде­лить, например, его прочность. Не подвергая древесину разруше­нию, можно определить ее прочность, используя показатели мак­роструктуры древесины (ширина годичных слоев и содержание поздней древесины) а также плотность. Наиболее тесную связь с пределами прочности при основных видах действия сил имеет плотность древесины без пороков. Такие пороки, как трещины, сучки и ряд других, существенно снижая прочность древесины, не влияют на плотность, а некоторые даже увеличивают ее. По­этому более надежны неразрушающие испытания, основанные на связи пределов прочности с жесткостью древесины. Определяя жесткость (модули упругости при статических или динамических нагрузках), можно без разрушения материала установить его про­чность. Динамический модуль упругости удобно определять при ультразвуковых испытаниях. По скорости распространения ульт­развуковых импульсов в древесине также можно оценить ее про­чность.

Работы по созданию эффективных методов неразрушающих испытаний у нас и за рубежом проводятся применительно к сор­тировке пиломатериалов по прочности. Разработаны машины, че­рез которые пропускают контролируемые доски на лесопильных заводах. Доски подвергают изгибу, что дает возможность непре­рывно измерять модуль упругости, который связан с пределом прочности корреляционным уравнением. В справочнике [1] при­ведены разработанные ЦНИИМОДом уравнения регрессии, по-

зволяющие получить пределы прочности пиломатериалов по мо­дулям упругости при изгибе досок на пласть и кромку.

Эти уравнения даны для основных пород и сечений досок, выпиленных из древесины разных районов насаждений. Примене­ние сортировки конструкционных пиломатериалов и заготовок по прочности позволяет сократить неоправданную отбраковку или перевод в низкие сорта значительной части материала.