Неразрушающие методы контроля прочности древесины

Связи между свойствами древесины.

Для определения качества древесины в практике используются опи­санные в гл.4 §10 показатели макроструктуры древесины: ширина годич­ных слоев и процент поздней древесины, которые имеют корреляционную связь с плотностью древесины. Наиболее тесная прямая связь, как уже от­мечалось, существует между содержанием поздней древеси­ны в годичных слоях и плотностью древесины в целом.

Средняя ширина годичных слоев (или число их в 1 см) так­же имеет корреляционную, но менее тесную связь с физико-механически­ми свойствами древесины. Исследования хвойных пород показали, что для каждой породы существует свой минимум и максимум числа годичных слоев в 1 см, ниже и выше которого физико-механические свойства сни­жаются. Так, пределы изменения этого показателя у высококачественной древесины сосны и пихты кавказской составляют от 3 до 25, у ели обыкно­венной и аянской - до 20, а у лиственницы сибирской - до 30.

В древесине кольцесосудистых лиственных пород (дуб, ясень) ши­рина годичных слоев увеличивается за счет большего развития поздней древесины; отсюда ясно, что физико-механические свойства древесины этих пород должны возрастать с увеличением средней ширины годичных слоев. Наиболее высокое качество древесины наблюдается, если число го­дичных слоев в 1 см у дуба не больше 12, у ясеня обыкновенного не боль­ше 9, у ясеня маньчжурского не больше 10. У рассеяннососудистых лист­венных пород не обнаруживается четко выраженной связи между шириной годичных слоев и свойствами древесины.

Связь между плотностью и прочностью, вообще говоря, описывается степенной функцией. Однако в большинстве случаев, не допуская больших погрешностей, можно пользоваться корреляционными уравнениями пря­мой линии [49], которые, например для древесины сосны (при 15% влаж­ности) с территории России (не считая Юга), имеют следующий вид:

σ_сж=0,11ρ₁₅-10,5; (119)

σ_изг=0,2ρ₁₅-19,5, (120)

где σ_сж - предел прочности при сжатии, МПа; σ_изг - предел прочности при статическом изгибе, МПа.

Существует тесная связь между отдельными механическими свойст­вами, например прочностью при сжатии вдоль волокон и прочностью при статическом изгибе. В свою очередь, прочность при сжатии вдоль волокон довольно тесно связана с твердостью торцовой поверхности. Между удар­ной твердостью и износостойкостью также наблюдается прямая связь. Наличие связей между различными механическими свойствами позволяет при контрольных испытаниях ограничиваться лишь определением плотно­сти и прочности при сжатии вдоль волокон, а в случае необходимости, кроме того, определять предел прочности при скалывании и ударную вяз­кость древесины.

Во всех отраслях техники развиваются неразрушающие испытания материалов. Особенно велико значение этой проблемы для древесины -материала с большой изменчивостью свойств, поскольку при неразру­шающих испытаниях можно осуществить сплошной поштучный контроль пиломатериалов. Определить прочность древесины по косвенным призна­кам, не подвергая ее разрушению, можно, используя показатели ее макро­структуры, а также плотность. Наиболее тесную связь с пределами проч­ности при основных видах действия сил имеет плотность. Однако плот­ность может служить достаточно надежным признаком прочности для дре­весины без пороков. Такие пороки, как трещины, сучки и др., существенно снижая прочность древесины, вовсе не влияют на плотность, а некоторые даже увеличивают ее. Поэтому более надежны неразрушающие испытания, основанные на связи пределов прочности с показателями жесткости древе­сины (модулями упругости при статических или динамических нагрузках). Динамический модуль упругости удобно определять при ультразвуковых испытаниях. По скорости распространения ультразвуковых импульсов в древесине также можно оценить ее прочность.

Работы по созданию эффективных методов неразрушающих испыта­ний проводятся применительно к сортировке пиломатериалов по прочно­сти. Разработаны машины, через которые пропускают контролируемые доски на лесопильных заводах. Доски подвергаются изгибу, это дает воз­можность непрерывно измерять модуль упругости, который связан с пре­делом прочности соответствующим корреляционным уравнением. В спра­вочнике [10] приведены разработанные ЦНИИМОД уравнения регрессии, позволяющие получить пределы прочности пиломатериалов по модулям упругости при изгибе досок на пласть и кромку. Эти уравнения даны для основных пород и сечений досок, выпиленных из древесины разных рай­онов насаждений. Применение сортировки конструкционных пиломате­риалов и заготовок по прочности позволяет сократить неоправданную от­браковку или перевод в низкие сорта значительной части материала.

Дата добавления: 2015-04-30