Механічні властивості деревини. Класифікація механічних властивостей деревини.

випробувань, галузі застосування методів випробувань та їх стандартизація.

які спричиняють тимчасові або постійні деформації та руйнування деревини.
Розрізняють

такі механічні властивості, що виявляються під дією механічних навантажень:
міцність - здатність протистояти руйнуванню;
деформативність - здатність протистояти зміні розмірів та форми;
технологічні та експлуатаційні механічні властивості.

плавно зростаючих),
- ударних або динамічних - (діючих раптово на всю

величину);
- вібраційних - (мінливо змінюючих величину і напрям)
- довготривалих – (діючих досить тривалий час) навантажень.
Показники механічних властивостей деревини визначають на:
- розтяг,
-стиск,
- вигин,
- зсув .

та поперек (рад.і танг.напр.)волокон.
В деревині, як в будь-якому матеріалі, під

дією зовнішніх навантажень виникають силу опору. Ці сили, діючі на одиницю площі перетину тіла, наз. напруженнями
( Па або Н/мм2). 1МПа=106Па=106Н/м2=1Н/мм2

Напруження і деформації можуть виникати без зовнішніх навантажень ( сушіння,

нагрівання, зволоження тощо).
Напруження, що діють перпендикулярно до перетину (по нормалі) наз. нормальними σ, а по дотичній - дотичними τ .
Максимальне напруження, що передує руйнуванню тіла наз. границею міцності.

спостерігається під час короткочасних навантажень до величини напружень, що відповідають

границі пропорційності. З певним наближенням можна сказати, що деревина при невеликих навантаженнях підпорядковується закону Гука. Зв"язок між σ, та τ відбувається за допомогою пружних постійних.

часі. Реологічні властивості деревини проявляються в її здатності деформуватися під

навантаженням і у часі.

собою комплекс природних полімерів, що мають довгі гнучкі ланцюгові молекули)

виникають три види деформацій:
- пружні - в результаті зворотної зміни проміжків між частинами (ланками) макромолекул у структурних елементах клітинних оболонок);
- високоеластичні - пов"язані із зворотним перегрупуванням ланцюгових макромолекул (об"єм тіла також не змінюється);
- в"язкотекучі - пов"язані із необоротним зміщенням молекулярних ланцюгів (об"єм тіла також не змінюється).
В"язкотекучі деформації деревини зростають при підвищенні температури і збільшенні вологості.
Пластичність - властивість матеріалів зберігати задану форму тривалий час після усунення зовнішньої сили.

ударну в"язкість,
- здатність деревини утримувати металеві кріплення, а також

не піддаватися стиранню в підлозі.

= 20±2°С і φ =65±5% . Після випробувань визначають фактичну

вологість зразків і показник механічної якості, перевівши його до 12%-ї вологості:



де B12 - показник механічної якості при вологості 12%;
W - вологість деревини в момент випробування;
α - поправочний коефіцієнт на вологість, який вказує, наскільки змінюється показник даної властивості при зміні вологості на 1%.

формулу:



де С12 - показник даної властивості при вологості

відповідно 12% і W

потрібно визначати вологість, перерахунок показників для них до нормалізованої вологості

здійснюється за формулою:


де В12 - показник даної властивості при вологості 12% і більше;
К - перерахунковий коефіцієнт на вологість.

постійною швидкістю, щоб він зруйнувався через 0,5...1,5 хв. від початку

навантаження. Момент руйнування фіксується контрольною стрілкою, що фіксує на шкалі силовимірювача Рmax . Границя міцності σW , МПа, розраховується за формулою:

що легко деформується та у вологої деревини спостерігається зминання торців.

У порід з підвищеною жорсткістю при руйнуванні з'являється складка під кутом 60...700 до осі зразка на тангенц. площині. В деяких порід сліди руйнування нагадують клин - зустрічні складки з поздовжнім розколом. У хвойних порід зразки можуть розпадатися на радіальні шари, а в зразках з вузькими приростами деревина руйнується шарами в танг. площині.

порід. Перша фаза діаграми (прямолінійна ділянка) відповідає опорові ранньої зони

річних шарів. Після втрати стійкості анатомічних елементів ранньої зони з'являється друга фаза, що нахилена до осі абсцис. Після стиску ранньої зони починає чинити опір більш щільна пізня зона, що відображено третьою фазою діаграми. Остання фаза деформування приводить до ущільнення деревини, і незалежно від значень напруг явних слідів руйнування деревини не спостерігається.

результаті чого виявляється слабо виражена трифазна діаграма.
Однофазна діаграма утворюється в

деревині хвойних порід при стиску в тангенц. напряму. Тут одночасно передаються зусилля на ранню і пізню зони. Пізня зона (більш щільна і жорстка) є визначальною в опорі руйнування всього зразка. Навантаження приводить до руйнування зразків; вони стають опуклими в бік опуклості річних шарів.
Однофазна діаграма спостерігається при радіальному стиску сухої деревини дуба, що має широкі серцевинні промені.

максимального навантаження, яке руйнує зразок; обмежуються значеннями навантаження, що відповідає

границі пропорційності Рпр, (умовне навантаження). Діленням даного навантаження на площу, до якої прикладена ця сила, визначають умовну межу міцності:

до 130 МПа. Границя пропорційності становить 0,82 границі міцності для

хвойних порід і 0,7 - для листяних.

і танг. напрямах зразок виготовляють таким чином, щоб річні шари

на плоскому боці були спрямовані відповідно поперек або уздовж довжини його робочої частини.
Перед випробуванням також вимірюють розміри перетину робочої частини, швидкість навантаження така, щоб руйнування відбулося за 1,5...2 хв. Границю міцності підраховують аналогічно розтягу уздовж волокон.
В середньому міцність на розтяг поперек волокон для всіх порід складає приблизно 1/20 частину міцності на розтяг уздовж волокон.
Міцність в рад. напрямку вища, ніж в танг. (у хв. порід на 10-15%, у листяних на 20-70%). Найбільшу міцність мають тверді розсіяносудинні породи; потім кільцесудинні; потім м"які розсіяносудинні. Хвойні породи порівняно з листяними мають значно меншу міцність.

у формі брусків розміром 20x20x300 мм. Зразок розміщують на двох

опорах, відстань між якими 24 см. Наванта-ження прикладається в одній точці по середині зразка між двома опорами. Швидкість навантаження - щоб зруйнування відбулося за 1...2 хв.

і розтягуючі - в нижній. Оскільки міцність на стиск уздовж

волокон значно менша, ніж міцність на розтяг, руйнування починається з утворення досить рідко помітних складок у стиснутій зоні зразка. Остаточне руйнування відбувається в розтягнутій зоні у вигляді розривів або відшарувань крайніх волокон та повного злому зразка. При низькій міцності спостерігається прямий перелом, а при високій - защепистий (особливо в розтягнутій зоні).

сколювання уздовж волокон;
поперек волокон
перерізання деревини поперек волокон.

розраховують границю міцності :

1,6 разів за хвойні. В танг. напр. у листяних, порід

на 10-30% міцність більша за рад. Це яскравіше видно у порід з розвиненими серцевими променями (граб, бук). Для деревини хвойних порід значної різниці немає.

Навантаження передають через рухомий ніж. Границя міцності :

а границя міцності при перерізанні поперек волокон у 4 рази

більша за границю міцності при сколюванні уздовж волокон.