Определение предела прочности при сжатии вдоль волокон

Основным механическим свойством древесины является прочность, которая зависит от направления действующей нагрузки, породы дерева, плотности, наличия пороков.

Определение предела прочности при сжатии вдоль волокон выполняют на образцах в виде прямоугольной призмы сечением 2020 мм и высотой вдоль волокон 30 мм (рис. 1).

Рис. 1. Образец для испытания на сжатие вдоль волокон

Перед испытанием определяют с помощью электронного влагомера ЭВ-2М влажность образца (можно воспользоваться результатом определения влажности древесины, который был получен на аналогичном образце, хранившемся в одинаковых условиях) и измеряют размеры сечения образца (в середине его длины) штангенциркулем с точностью до 0,1 мм. При испытании образца скорость подачи, нагрузки должна быть равномерной 250005000 Н/мин в течение всего времени испытания. Испытание ведут до разрушения образца.

Предел прочности при сжатии R_W вдоль волокон при данной влажности древесины вычисляют по формуле:

R_W = P_max /ab,

где P_max — максимальная нагрузка, Н;

a,b — размеры поперечного сечения образца, мм.

Предел прочности при сжатии вдоль волокон пересчитывают на нормальную (стандартную) влажность 12 % по формуле:

R₁₂ = R_W [1+(W – 12)],

где  — коэффициент, равный 0,04 на 1 % влажности;

R_W — предел прочности при сжатии образца с влажностью W, % в момент испытания, МПа

Для образцов с влажностью равной или большей предела гигроскопичности (30 %):

R₁₂ = R_W/,

где R_W — предел прочности при сжатии образца с влажностью W, % в момент испытания, МПа.

—коэффициент пересчета при влажности 30 % (табл. 2).

Таблица 2.

Порода древесины
Береза, лиственница	0,4
Ель, граб, пихта, орех, осина, тополь, ива, груша	0,445
Сосна, бук	0,45
Клен	0,485
Вяз, ясень	0,535
Дуб, липа, ольха, акация	0,55

Определение предела прочности при скалывании вдоль волокон

Испытание на скалывание вдоль волокон проводят по тангентальной и радиальной плоскостям, форма и размеры должны соответствовать рис. 2. Образцы вырезают таким образом, чтобы годовые слои на торцах были параллельны плоскости скалывания при тангентальном и перпендикулярны при радиальном скалывании. Отклонения от указанных размеров скалываемой части образца не должны превышать 0,5 мм. Перед испытанием штангенциркулем измеряют с точностью до 0,1 мм по ожидаемой плоскости скалывания ширину образца «в» и длину скалывания «с».

Рис. 2. Образцы для испытания древесины на скалывание вдоль волокон по плоскости: а) тангентальной, б) радиальной

Испытания проводят в специальном приспособлении до разрушения образца. Скорость нарастания нагрузки должна быть равномерной в течение всего испытания 4  1,0 кН/мин. По шкале силоизмерителя определяют максимальную нагрузку с погрешностью не более цены деления шкалы силоизмерителя.

Большую часть разрушенного образца подвергают испытанию на влажность. Предел прочности при скалывании в тангентальной плоскости при влажности в момент испытания вычисляют по формуле:

bl,

где P_max — максимальная нагрузка, Н;

b — ширина образца, мм;

l — длина скалывания, мм.

Предел прочности при скалывании пересчитывают к влажности древесины 12 %.

Для образцов с влажностью меньше предела гигроскопичности (30 %):

где  — поправочный коэффициент, равный 0,03 на 1 % влажности.

Предел прочности образца с влажностью равной или большей предела гигроскопичности, пересчитывают к влажности 12 % по формуле:

,

где К₁₂ — пересчетный коэффициент при влажности 30 % (табл. 3).

Таблица 3

Порода древесины	К12
Дуб, вяз, акация	1,39
Береза, орех	1,87
Бук, сосна, ель, лиственница	1,63
Граб, ива, осина, тополь	1,76
Клен, липа, ольха, пихта, ясень	1,53

Результаты испытаний сравнивают со справочными данными.

Приближенно о прочности древесины можно судить по содержанию поздней древесины используя формулу:

R₁₂ = 6m + 300,

где m — процентное содержание поздней древесины (сосны).

10.4. Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с методами определения свойств древесины.

2. Оценить макроструктуру, определить пороки различных пород древесины.

3. Определить содержания поздней древесины.

4. Определить влажность древесины.

5. Определить предел прочности при сжатии вдоль волокон.

6. Определить предел прочности при скалывании вдоль волокон.