Лабораторная работа № 5 определение предела прочности на сжатие вдоль волокон

Цель работы: изучить метод определения предела прочности при сжатии древесины вдоль волокон по ГОСТ 16483.10-73 (Ст СЭВ 816-77).

Основные понятия: прочность древесины при сжатии вдоль волокон довольно высока и колеблется в пределах 30-100 МПа.

Техника и методика эксперимента

Для испытания древесины на сжатие применяют испытательную машину, позволяющую осуществить сжимающее усилие. Скорость нагружения должна быть такой, чтобы образец разрушился через 1,0±0,5 мин от начала нагружения. При использование машины с электромеханическим приводом допускается производить нагружение образца равномерно со скоростью 25000±5000 Н/мин или производить испытание при скорости перемещения нагружения головки испытательной машины 4 мм/мин при условии достижения предела прочности при сжатии вдоль волокон в указанный интервал времени.

Определение производится на образцах в форме прямоугольной призмы с основанием 20х20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм. Все поверхности должны быть гладко остроганы. Перед испытанием измеряют поперечные сечения образца (размеры a и в ) по середине высот образца.

Максимальную нагрузку Р определяют с погрешностью не более 1%.

Порядок выполнения работы

1. Образец помещают в приспособление для испытания на сжатие так, чтобы разрушающее усилие было направлено вдоль волокон.

2. Образец нагружают равномерно с постоянной скоростью нагружения.

3. Определяют максимальную нагрузку Р.

4. После испытаний определяют влажность образцов в соответствии с требованиями ГОСТа.

Предел прочности образца с влажностью w в момент испытания вычисляют с точностью 0,5 МПа

где – максимальная нагрузка, Н;

a и в – размеры поперечного сечения, мм.

Предел прочности ( ) в МПа пересчитывают на влажность 12% по формулам

для образцов с влажностью, меньшей предела гигроскопичности

= [1+α(W-12)]

где α – поправочный коэффициент, равный 0,04 на 1% влажности;

– предел прочности образца с влажностью W в момент испытания, МПа.

Предел прочности образца с влажностью, равной или большей предела гигроскопичности, пересчитывают к влажности 12% с точностью 0,5 МПа по формуле

где – пересчетный коэффициент при влажности 30% равный 0,475 – для клена; 0,835 – для вяза шершавого эллиптического и ясеня; 0,550 – для акации, вяза гладкого, листоватого и среднего, дуба, липы и ольхи; 0,450 – для бука, сосны, кедровой и обыкновенной, 0,445 – для граба, груши, ели, ивы, ореха, осины, пихты, тополя; 0,400 – для березы, лиственницы.

Вопросы для самопроверки

1. Что влияет на прочность древесины?

2. Как определить прочность древесины на сжатие вдоль волокон?

Литература

ГОСТ 16483.1-73 (Ст СЭВ 816-77). Древесина. Методы определения предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Лабораторная работа № 6 определение условного предела прочности при местном смятии поперек волокон

Цель работы: изучить метод определения предела прочности древесины при смятии поперек волокон по ГОСТ 16483.2-70 (Ст. СЭВ 389.76).

Основные понятия: при испытании древесины на сжатие поперек волокон определение предела прочности производится на разных образцах, на плоскостях радиального и тангентального направлений. Условный предел прочности при сжатии древесины поперек волокон колеблется в пределах 4,0-25,0 МПа.

Техника и методика эксперимента

Определение производят на образцах в форме прямоугольной призмы с основанием 20х20 мм и длиной вдоль волокон 60 мм.

Постоянная скорость нагружения или постоянная скорость перемещения нагружающей головки машины должна быть такой, чтобы условный предел прочности был достигнут через 1,5±0,5 мин от начала нагружения. Через каждые 200 Н для легких пород и 400 Н для твердых пород измеряют с точностью до 0,01 мм деформацию образца.

Порядок выполнения работы

1. Образец помещают в машину тангентальной или радиальной поверхностью кверху.

2. Устанавливают точно по середине образца стальную призму.

3. Нагружают образец в соответствии с рис. 4.

4. И спытание продолжают до превышения условного предела прочности, что характеризуется резким увеличением деформации.

5. Д ля определения нагрузки Р по результатам измерений вычерчивают диаграмму смятия поперек волокон, подобную изображенной на рис. 5. За нагрузку Р принимают ординату перехода прямолинейного участка в явно криволинейный. Масштаб диаграммы на оси ординат должен быть не менее 50 Н/мм, чтобы обеспечить определение нагрузки Р с погрешностью не более 50 Н/мм

6. После испытания определяют влажность образца.

Условный предел прочности в тангентальном или в радиальном направлениях в МПа при влажности в момент испытания w вычисляют по формулам:

или

где Р – нагрузка, соответствующая при местном смятии

поперек волокон условному пределу прочности в тангентальном или радиальном направлениях, Н;

a – ширина образца, мм;

18 – средняя ширина опорной поверхности пуансона, мм, результат вычисляют с округлением до 0,1 МПа.

Предел прочности в МПа пересчитывают на влажности 12% по формулам:

для образцов с влажностью, меньшей предела гигроскопичности: [1∙α(w-12)],

где α – поправочный коэффициент, равный 0,04 на 1% влажности для всех пород;

w – влажность образца в момент испытания, %;

для образцов с влажностью, равной или большей предела гигроскопичности,

где – коэффициент пересчета при влажности 30%, равный 0,650 – для клена; 0,615 – для акации, вяза, дуба, липы, ольхи, ясеня; 0,580 – для бука, груши, ивы, осины, кедровой и обыкновенной, пихты и тополя; 0,550 – для березы, граба, ели, лиственницы, ореха.

Вопросы для самопроверки

1. Какова схема нагрузки образца?

2. Как направлена разрушающая сила?

Литература:

1. ГОСТ 16483.2-70. Древесина. Метод определения условного предела прочности при местном смятии поперек волокон (Ст. СЭВ 389-76).

2. Строительные материалы./Под ред. А.Г.Горчакова.

М.: Высшая школа, 1982.