Лабораторная работа №1 Определение расчетного сопротивления древесины на сжатие вдоль волокон.
Цель работы — ознакомление с методикой определения расчетных сопротивлений древесины.
1.Теоретические сведения
Механические свойства древесины обеспечиваются механическими волокнами, оболочка которых представляет собой одревесеневшую клетчатку (клетки целлюлозы). Механические свойства определяются соотношением механических и немеханических тканей древесины. Чем больше поздних трахеид, тем прочнее древесина.
Особая структура молекул целлюлозы предопределяет высокие механические свойства древесины. При приложении нагрузки гибкие, цепочкообразные молекулы выпрямляются, а при снятии нагрузки вновь принимают изогнутую форму. Разрыв молекул происходит из-за преодоления сил главных валентностей, а течение материалов совершаются за счет смещение молекул одной по другой и преодоления сил сцепления.
Древесину в расчетах рассматривают, как ортотропный материал, обладающий разными механическими свойствами в направлении трех взаимно перпендикулярных осей (рис. 1) – продольной, радиальной и тангенциальной.
Рис. 1. Три главные оси древесины соответственно направлению волокон и годичных слоев
Для описания упругих свойств древесины необходимо двенадцать постоянных, из которых девять являются независимыми: три модуля упругости Е, три модуля сдвига G и шесть коэффициентов Пуассона µ. Модули упругости и коэффициенты Пуассона связаны между собой следующими соотношениями:
;
i = j;
i, j
= L, R,
T
В число показателей прочности древесины, используемых для расчетов входят: пределы прочности при статическом изгибе, сжатии вдоль и поперек волокон, скалывании вдоль волокон, растяжении вдоль и поперек волокон. Кроме того, иногда определяют твердость древесины в направлении поперек волокон, прочность при ударном изгибе, прочность при кручении, вязкость и усталостную прочность.
Сопротивляемость древесины внешним силовым воздействиям определяется испытаниями стандартных образцов малого размера на испытательных машинах, и результаты этих испытаний, после соответствующей статической обработки, приводятся в нормах и справочниках по проектированию в виде нормативного сопротивления Rн .
Методика проведения испытаний
Из древесины влажностью 8 – 15% изготавливают образцы в форме прямоугольной призмы с основанием 20×20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм. (Рис. 2.) Образцы кондиционируют — выдерживают в помещении лаборатории при комнатной температуре и влажности в течение 15 сут. Перед испытанием измеряют штангенциркулем размеры поперечного сечения образца в середине длины с погрешностью не более 0,1 мм. Для испытания образец помещают в пресс и нагружают равномерно со скоростью 25±5 кН/мин. Испытания продолжают до разрушения образца. Максимальную нагрузку Fmax считывают с погрешностью не более цены деления шкалы силоизмерителя и заносят в табл. 1.
Рис. 2. Схема испытания древесины на сжатие вдоль волокон
Таблица №1