ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ДРЕВЕСИНЫ
СОСНЫ СЖАТИЮ ВДОЛЬ ВОЛОКОН И ИЗГИБУ
Цель работы: изучить методы испытания древесины на сжатие вдоль волокон в соответствии с ГОСТ 16483.12-78 и на изгиб в соответствии с ГОСТ 16483.12-78; получить навыки статистической обработки результатов испытаний; определить временное, нормативное и расчетное сопротивление древесины на сжатие и изгиб; сравнить полученные результаты с данными норм.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Механические свойства древесины обеспечиваются механическими волокнами, оболочка которых представляет собой одресвеневшую клетчатку, состоящую из клеток целлюлозы и лигнина. Механические свойства определяются соотношением механических (либриформ) и немеханических (сосуды, сердцевинные лучи, паренхима и т.д. ) тканей древесины. Чем меньше сосудов и больше либриформа, 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 совершается за счет смещения молекул одной по другой и определения сил сцепления.
Древесину можно рассматривать как ортотропный материал, обладающий разными механическими свойствами в направлении трех взаимно перпендикулярных осей (рис.1 ) –продольной, радиальной и тангенциальной. Продольная ось (L) направлена вдоль волокон; радиальная ось(R) – перпендикулярна годовым слоям (по направлению радиуса древесного ствола); тангенциальная ось (Т) также расположена поперек волокон, но направлена по касательной к годовым кольцам.
Рис.1 . Три главные оси древесины соответственно направлению волокон и годичных слоев
Для описания упругих свойств древесины необходимы двенадцать постоянных, из которых девять являются независимыми: три модуля упругости Е, три модуля сдвига G и шесть коэффициентов Пуассона . Модули упругости и коэффициенты Пуассона связаны между собой следующими соотношениями;
; i=j; i.j=L.R.T. (1)
Общие соотношения между напряжениями и деформациями можно найти в руководствах и пособиях по общей теории упругости анизотропных тел.
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 статистической обработки, приводятся в нормах и справочниках по проектированию в виде нормативного сопротивления R.
ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Механические свойства древесины определяются испытаниями малых чистых (не содержащих дефектов роста) образцов при стандартных температурно - влажностных условиях окружающей среды (температура t=20+20 С, относительная влажность воздуха w=65+5%).
Образцы изготавливают из выдержанной кондиционированной древесины в соответствии со стандартом СЭВ 319-76.
Образцы для испытания на сжатие имеют форму призмы с основанием 20*20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм (рис. 2). Все поверхности образцов должны быть гладко остроганы точно под угольник. Годичные слои на торцевых поверхностях образцов должны быть параллельны одной паре противоположных граней и перпендикулярны другой.
Рис.2. Образец для испытаний на сжатие
Испытания проводятся с помощью приспособления, обеспечивающего равномерное приложение по всей торцевой поверхности образца. Образец устанавливают в приспособление и помещают между опорными плитами испытательной машины. Нагружения проводят равномерно со средней скоростью 25+5 кН/мин. При испытаниях с механическим приводом скорость нагружения равна 4 мм/мин.
Для испытаний древесины на статический изгиб изготавливают образцы в форме прямоугольного бруска сечением 20*20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм (рис. ). Точность изготовления образцов такая же, как и образцов, испытываемых на сжатие вдоль волокон.
Рис.2. Образец для испытаний на поперечный изгиб
Посередине длины измеряют ширину b в радиальном и h в тангенциальном направлениях. Образец располагают на опорах, расстояние Lо между центрами которых равно 24 см. Нагружение проводят через два нажимных ножа (рис.3), расстояние между которыми составляет 1/3 часть пролета
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.