2020-06-08
365
Механические свойства характеризуют способность древесины сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок). По характеру действия сил различают нагрузки статические, динамические, вибрационные и долговременные. Статическими называют нагрузки, возрастающие медленно и плавно. Динамические, или ударные, нагрузки действуют на тело мгновенно и в полную силу. Вибрационными называют нагрузки, у которых меняются и величина, и направление. Долговременные нагрузки действуют в течение очень продолжительного времени.
Под воздействием внешних сил в древесине нарушается связь между отдельными ее частицами и изменяется форма. Из-за сопротивления древесины внешним нагрузкам в древесине возникают внутренние силы; если эти силы отнести к единице площади сечения, то получим напряжение. Напряжение выражается в МПа или Н/м2.
К механическим свойствам древесины относятся прочность, твердость, деформативность, ударная вязкость.
ПРОЧНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ
Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Прочность древесины зависит от направления действующей нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков. Она характеризуется пределом прочности — напряжением, при котором разрушается образец.
|
|
|
Различают основные виды действий сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание.
Показатели физико-механических свойств древесины приведены в табл. 2.
Предел прочности при растяжении. Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон (ГОСТ 16483.23 — 73) для всех пород составляет 130 МПа. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.
Прочность древесины при растяжении поперек волокон (ГОСТ, 16483.28 — 73)очень мала и в среднем составляет х 1/20 часть от предела прочности при растяжении вдоль волокон, т. е. 6,5 МПа. Поэтому древесина почти не применяется в деталях, работающих на растяжение поперек волокон. Прочность древесины поперек волокон имеет значение при разработке режимов резания и режимов сушки древесины.
Предел прочности при сжатии (ГОСТ 16483.10 — 73). Различают сжатие вдоль и поперек волокон. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца. Разрушение при сжатии начинается с продольного изгиба отдельных волокон; во влажных образцах и образцах из мягких и вязких пород оно проявляется как смятие торцов и выпучивание боков, а в сухих образцах и в твердой древесине вызывает сдвиг одной части образца относительно другой.
|
|
|
Прочность древесины при сжатии поперек волокон ниже, чем вдоль волокон, примерно в 8 раз. При сжатии поперек волокон не всегда можно точно установить момент разрушения древесины и определить величину разрушающего груза.
Таблица 2. Показатели физико-механических свойств древесины основных пород
Примечание. В числителе даны показатели при влажности 12%, в знаменателе — при влажности 30% и более. * 1 Дж/м2 = 10 5 кгс • м/см2.
Предел прочности при статическом изгибе (ГОСТ 16483.3 — 73). При изгибе, особенно при сосредоточенных нагрузках, верхние слои древесины испытывают напряжения сжатия, а нижние — растяжения вдоль волокон. Примерно по середине высоты элемента проходит плоскость, в которой нет ни напряжения сжатия, ни напряжения растяжения. Эту плоскость называют нейтральной; в ней возникают максимальные касательные напряжения. Предел прочности при сжатии меньше, чем при растяжении, поэтому разрушение начинается в сжатой зоне. Видимое разрушение начинается в растянутой зоне и выражается в разрыве крайних волокон.
Прочность древесины при сдвиге. Внешние силы, вызывающие перемещение одной части детали по отношению к другой, называют сдвигом. Различают три случая сдвига: скалывание вдоль волокон, поперек волокон и перерезание.
Прочность при скалывании вдоль волокон составляет 1 /5 часть от прочности при сжатии вдоль волокон. У лиственных пород, имеющих широкие сердцевинные лучи (бук, дуб, граб), скалывание по тангенциальной плоскости на 10—30% выше, чем по радиальной.
