12.3 Механічні властивості

Найважливіші механічні властивості деревини: міцність під час стискання вздовж волокон, поперечний вигин, міцність на розтяг вздовж волокон, на сколювання та статична твердість.

Про міцність деревини роблять висновок за результатами її механічних випробувань, залежних від форми, розмірів та чистоти зразка, способу прикладення навантаження, швидкості навантаження тощо. На механічні властивості деревини істотно впливає її вологість, тому одержані результати випробувань при даній вологості необхідно перераховувати на стандартну вологість 12 %.

12.3.1 Визначення границі міцності при стиску деревини вздовж волокон.

Мета роботи: ознайомлення зі стандартним методом визначення границі міцності при стиску деревини та практичне його виконання. Виконання перерахунку границі міцності при стиску на стандартну вологість.

Прилади та обладнання: прес гідравлічний, пристосування с шарнірною опорою, штангенциркуль.

Границя міцності при стиску деревини вздовж волокон для різних порід в середньому дорівнює 400-600 кгс/см² (40-60 МПа). Для випробування деревини під час стискання вздовж волокон застосовують універсальну випробувальну машину ГЗИП-Р5 або іншу машину, обладнану пристосуванням з шарнірною опорою, яка дозволяє вимірювати зусилля з похибкою не більш 1 % від прикладеного навантаження.

Для виконання роботи необхідні: випробувальна машина, пристосування до випробувальної машини з шарнірною опорою, штангенциркуль, зразки деревини розміром 20×20×30 мм, ГОСТ 16483.10-73.

Перед випробуванням штангенциркулем вимірюють на середині довжини зразка розміри поперечного перерізу (a та b) з точністю до 0,1 мм. Однією з торцевих поверхонь зразок зміщують в центрі шарнірної опори пристосування. Пристосування зі зразками поміщають між головками машини та злегка затискають. Стрілка силовимірювача в цей час має бути на нульовому поділку шкали. Вмикають машину випробувальну машину, при випробуванні зусилля має бути спрямоване вздовж волокон зразка (рис. 12.2).

Швидкість подавання навантаження на зразок рівномірна протягом всього часу випробування (25000  5000) н/хв. Випробування доводять до руйнування зразка, тобто до моменту руху стрілки силовимірювача в зворотній бік. Після цього випробувальну машину вимикають. Зразок виймають із пристосування та оглядають, звертаючи увагу на характер руйнування.

Рисунок 12.2 – Схема випробування на стиск деревини вздовж волокон

Границя міцності під час стискання вздовж волокон деревини обчислюють з похибкою не більш 0,5 МПа (5 кгс/см²):

кг/м³, (12.5)

де P_max – максимальне навантаження, Н (кгс);

a, b – розміри поперечного перерізу зразка, мм (см);

Одержану границю міцності перераховують з округленням до 0,5 МПа на стандартну вологість 12 %.

, (12.6)

де  – поправочний коефіцієнт, рівний 0,04 на 1 % вологості;

_w – границя міцності під час стискання зразка в момент випробування, МПа (кгс/см²);

W – вологість зразка в момент випробування, % (вологість деревини в момент випробування визначають за стандартним методом).

Результати випробувань заносять до табл. 12.3.

Таблиця 12.3 – Визначення границі міцності під час стискання деревини вздовж волокон

Номер зразка	Розміри поперечного перерізу, см		Площа поперечного перерізу, см2	Руйнівне навантаження Р, кгс	Вологість %	Границя міцності, кгс/см2
	a	b				Rст	Р12
1
2
3
Середнє значення

Форма звіту: лабораторний журнал.

12.3.2 Визначення границі міцності під час статичного вигинання деревини.

Мета роботи: ознайомлення зі стандартним методом визначення границі міцності під час статичного вигинання деревини та практичне його виконання. Перерахунок границі міцності при статичному вигині на стандартну вологість.

Прилади та обладнання: прес гідравлічний, пристосування для випробування деревини на вигін з опорами та ножами, штангенциркуль.

Границя міцності при статичному вигині деревини в середньому дорівнює 70-120 МПа (700 – 1200 кгс/см²).

Для виконання роботи необхідні: випробувальна машина, пристосування для випробування деревини на вигинання з опорами та ножами, штангенциркуль, зразки деревини у формі бруска розміром 20×20×30 мм (річні шари на торцях зразків мають бути спрямовані паралельно одній парі протилежних граней, а твірні річні шари – паралельні довгим ребрам зразка, ГОСТ 16483.3–84.

Штангенциркулем на середині довжини кожного зразка вимірюють ширину у радіальному напрямку та висоту у тангенціальному. Зразок поміщують в пристосування за схемою вільно лежачої балки на двох опорах, відстань між центрами яких 240 мм. Балка завантажена двома зосередженими вантажами в двох точках на одній третині відстані між опорами (рис. 12.3).

Рисунок 12.3 – Схема випробування деревини на вигинання

Зразок на опори поміщують так, щоб вигинаючи зусилля були спрямовані по дотичній до річних шарів (вигинання тангенціальне). Пристосування разом із зразком встановлюють у випробувальну машину, центрують його та злегка затискають гвинтом. Вмикають випробувальну машину, при цьому швидкість навантаження зразка має бути рівномірною протягом всього часу випробування ((17  15) кН/хв). Випробування проводять до руйнування зразка (повного зламу), тобто до того моменту, коли стрілка силовимірювача почне рухатися у зворотній бік. Механічне навантаження визначають з похибкою не більш ціни поділку шкали силовимірювача (в Н або кгс). Після цього машину вимикають, зразок виймають з пристосування та оглядають вид зламу зразка (гладкий або волокнистий).

Границя міцності під час статичного вигинання деревини (кгс/см²) обчислюють з похибкою не більш 1 МПа:

, (12.7)

де P_max – руйнуюче навантаження, Н (кгс);

l – відстань між опорами, см;

b – ширина зразка, см;

h – висота зразка, см.

Одержану границю міцності перераховують на 12% вологість за формулою 12.8.

, (12.8)

де  – поправочний коефіцієнт на вологість, рівний 0,04 для всіх порід;

W – вологість зразка в момент випробування, %;

_w – границя міцності під час статичного вигинання деревини при вологості в момент випробування, МПа (кгс/см²).

Вологість деревини в момент випробування визначають за стандартним методом.

Результати випробувань заносять до табл. 12.4.

Таблиця 12.4 – Визначення границі міцності під час вигинання деревини

Номер зразка	Розміри поперечного перерізу, см		Відстань між опорами см	Руйнів-не наванта-ження Р, кгс	Вологість, %	Границя міцності, кгс/см2
	a	b				Rст(w)	Rвиг(12)
1
2
3
Середнє значення

Форма звіту: лаборатний журнал.