Загальні положення. Лекції 6, 7, 8. Механічні властивості деревини

Лекції 6, 7, 8. Механічні властивості деревини

Електричні властивості деревини

Електропровідність. Здатність деревини проводити електричний струм знаходиться у зворотній залежності від її електричного опору. В загальному випадку повний опір зразка деревини, розміщеного між двома електродами, визначається як сума двох опорів – об’ємного і поверхневого. Об'ємний опір – це опір проходженню струму крізь товщу зразка, а поверхневий опір – це опір проходженню струму по поверхні зразка. Показниками електричного опору являються питомий об'ємний і поверхневий опори. Перший з названих показників виражається в Ом·см і чисельно рівний опору при проходженні струму через дві протилежні грані кубика розміром 1х1хl см з даного матеріалу (деревини). Другий показник вимірюється в омах і чисельно рівний опору квадрата будь-якого розміру на поверхні зразка деревини при підведенні струму до електродів, що обмежують дві протилежні сторони цього квадрата.

Таблиця 2

Порівняльні дані про питомий об’ємний і поверхневий опір деревини

Порода і напрямок	Вологість %	Питомий об’ємний опір Ом см.	Питомий поверхневий опір Ом
Береза вздовж волокон	8,2	4,2·10^10	4,0 10^11
Береза впоперек волокон	8,0	8,6·10^11	2,8 10^12
Бук вздовж волокон	9,2	1,7·10^9	9,4 10^10
Бук впоперек волокон	8,3	1,4·10^10	7,9 10^10
Сосна вздовж волокон	7,5	-	2,1 10^11
Сосна впоперек волокон	7,5	1,3·10^11	7,9 10^11
Ялина вздовж волокон	7,8	-	1,0 10^11
Ялина впоперек волокон	7,8	6,4·10^10	4,0 10^11
Дуб вздовж волокон	7,9	-	2,0 10^10
Дуб впоперек волокон	7,9	1,3·10^10	5,5 10^10

План лекції

1. Загальні положення.

2. Міцність деревини при стиску.

3. Міцність деревини при розтягу.

4. Міцність деревини при статичному згині.

5. Міцність деревини при зсуві.

6. Модулі пружності деревини.

7. Коефіцієнт поперечної деформації деревини.

8. Модулі зсуву деревини.

9. Ударна в’язкість деревини.

10. Твердість деревини.

Література: [1, 2]

До механічних властивостей деревини відносяться міцність і деформаційність, а також пов'язані з механічними діями деякі експлуатаційні та технологічні властивості.

Міцність деревини характеризує її здатність чинити опір руйнуванню під дією механічних навантажень. Показником цієї механічної властивості являється границя міцності - максимальна величина напружень, які витримує матеріал без руйнування. Границі міцності встановлюють при випробуваннях зразків деревини на стиск, розтяг, згин, зсув і, дуже рідко, при крученні. Деревина відноситься до анізотропних матеріалів, тому визначення показників міцності проводять за різними структурними напрямками - вздовж і впоперек волокон (за радіальними і тангенціальними напрямками).

Деформаційність деревини - це здатність змінювати свої розміри і форму при дії зусиль. Показниками деформаційності деревини як анізотропного матеріалу являються модулі пружності, коефіцієнти поперечної деформації, модулі зсуву.

Малим об'ємам деревини, в яких нехтують кривиною річних шарів, може відповідати схема ортогональної анізотропії, тобто можна вважати наближено деревину ортотропним тілом, яке має три взаємно перпендикулярні площини структурної симетрії, що являються одночасно площинами симетрії механічних властивостей. Будь-які два напрямки симетричні щодо кожної такої площини еквівалентні відносно пружних властивостей і міцності. Напрямки нормальні до площин симетрії називаються осями симетрії або головними осями анізотропії.

При ортогональній схемі анізотропії деревини площинами симетрії являються дві поздовжні площини - радіальна αr і тангенціальна αt, а також одна площина перпендикулярна до напрямку волокон - rt (рис. 17). Нормалі цих площин співпадають з напрямками осей структурної симетрії деревини: α - вздовж волокон, r - радіальний напрямок впоперек волокон, t - тангенціальний напрямок впоперек волокон (по дотичній до річних шарів).

Пружні деформації ортотропного тіла для загального випадку дії нормальних σ і дотичних τ напружень по всіх трьох площадках симетрії визначаються згідно узагальненого закону Гука:

(14)

де ε - відносне подовження або укорочення; γ - відносний зсув.

У рівняннях (14) сталі величини - модулі пружності Е, модулі зсуву G і коефіцієнти поперечної деформації µ. При цьому перший індекс біля µ вказує напрямок поперечної деформації ε', а другий вказує напрямок напруження σ. Подвійні індекси біля G відповідають напрямкам осей симетрії, між якими відбувається зміна прямого кута. При визначенні пружних деформацій ортотропного тіла необхідно знати 12 характеристик пружності (9 характеристик незалежні).

Для крупних зразків деревини, в яких не можна нехтувати кривиною річних шарів, а також за відсутності правильної орієнтації перетинів елементів конструкції по відношенню до річних шарів (дошки, бруси) є підстава застосовувати схему трансверсальної ізотропії. В цьому випадку передбачається, що для всіх напрямків, що лежать в площині перпендикулярній до волокон, механічні властивості однакові. Отже, враховуються тільки відмінності між властивостями вздовж і впоперек волокон. У трансверсально-ізотропного тіла п'ять незалежних характеристик пружності.

Рис. 17. Головні осі анізотропії деревини як ортотропного тіла

.

Дата добавления: 2014-01-06