МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ.

Цель работы –определение расчетных сопротивлений древесины при сжатии и местном смятии поперек волокон, скалывании и растяжении вдоль волокон.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

При действии сжимающих нагрузок поперек волокон в большинстве случаев не удается обнаружить разрушения, поэтому ограничиваются определением предела пропорциональности, который принимается за условный предел прочности.

Различают два вида испытаний – на сжатие и местное смятие поперек волокон. При первом виде испытаний нагрузка прикладывается равномерно по всей поверхности образца, а при втором – по всей ширине, но лишь на части длины.

Условный предел прочности при сжатии поперек волокон в среднем для всех пород примерно в 10 раз меньше предела прочности при сжатии вдоль волокон. Предел прочности при местном смятии из-за дополнительного сопротивления изгибу волокон оказывается выше, чем при сжатии по всей поверхности.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

Для испытаний на сжатие изготавливаются образцы в виде прямоугольной призмы основанием 20х20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм при сжатии по всей поверхности и длиной 60 мм при местном смятии (рис. 1).

Рис. 1. Образцы для испытаний на сжатие и местное смятие поперек волокон

У образца для испытания на сжатие измеряется длина b и на половине длины ширина а, с точностью до 0,1 мм. У образца для испытания на местное смятие измеряется с той же точностью только его ширина а, средняя ширина пуансона b = 18 мм.

Для испытаний используется специальное приспособление. Образец нагружают со скоростью 1±0,2 кН/мин. Через каждые 0,2 кН для древесины мягких пород и через 0,4 кН для твердых пород, не прекращая нагружения, измеряют деформацию образца. Испытание продолжается до превышения условного предела прочности, что характеризуется резким увеличением деформации. Показания индикаторов в процессе нагружения образцов заносятся в таблицу.

Рис. 2. Схемы загружения для испытаний на сжатие и местное смятие поперек волокон

Нагрузка F_max, соответствующая условному пределу прочности, определяется по диаграмме сжатия поперек волокон как ордината точки, в которой отступление от линейной зависимости между нагрузкой и деформацией достигает такой величины, что тангенс угла, образованного осью нагрузок и касательной к графику F - ΔU, увеличивается на 50% своего значения, соответствующего прямолинейному участку графика, т.е. tgβ / tgα > 1,5 (рис. 9).

Форма и размеры образцов на скалывание должны соответствовать рис. 3. Толщину образца и длину скалывания измеряют штангенциркулем по ожидаемой плоскости скалывания с погрешностью не более 0,1 мм.

Образец помещают в приспособление для испытания на скалывание. Подвижную опору подводят до соприкосновения с образцом. Нагрузку на образец передают через нажимную призму с шаровой опорой. Образец нагружают равномерно с постоянной скоростью нагружения или постоянной скоростью перемещения нагружающей головки машины. Скорость должна быть такой, чтобы образец разрушился через (1,0±0,5) мин с момента нагружения. При использовании машины с электромеханическим приводом допускается проводить нагружение образца равномерно со скоростью (4000±1000) Н/мин или проводить испытания при скорости перемещения нагружающей головки испытательной машины 4 мм/мин, при условии достижения предела прочности при скалывании вдоль волокон в указанный интервал времени. Максимальную нагрузку Р измеряют с погрешностью не более 10 %.

Рис. 3. Образец для испытаний на скалывание

Образцы для испытаний на растяжение имеют форму плиты длиной 350 мм и шириной 20 мм, с утончением сечения до 4 мм (рис. 4). 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. 4. Образец для испытаний на растяжение

Испытания проводятся с помощью приспособления, обеспечивающего равномерное приложение усилий по поверхности утолщенной части образца. Образец помещают в захваты так, чтобы часть каждой головки, граничащая с закруглением, оставалась свободной на протяжении 20 - 25 мм, а растягивающая нагрузка совпадала с продольной геометрической осью образца. Скорость испытания должна быть такой, чтобы образец разрушился в течение от 1,5 до 2 мин с момента нагружения. При использовании машин с электромеханическим приводом допускается нагружать образец равномерно со скоростью 15±4 кH/мин или проводить испытание при скорости перемещения одной из нагружающих головок испытательной машины 10 мм /мин.

Испытания проводят до разрушения образца. Максимальную нагрузку определяют с точностью до цены деления шкалы силоизмерителя. Результаты испытаний образцов, разрушившихся не по рабочей части, не учитывают.

ТАБЛИЦА 1.

ПРОТОКОЛ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ СЖАТИИ ПОПЕРЕК ВОЛОКОН

Рис. 5. Характер разрушения образцов

ТАБЛИЦА 2.

ПРОТОКОЛ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ МЕСТНОМ СМЯТИИ ПОПЕРЕК ВОЛОКОН

Рис. 6. Характер разрушения образцов

ТАБЛИЦА 3.

ПРОТОКОЛ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ СКАЛЫВАНИИ ВДОЛЬ ВОЛОКОН

Рис.7. Характер разрушения образцов

ТАБЛИЦА 4.

ПРОТОКОЛ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ ВДОЛЬ ВОЛОКОН

Рис. 8. Характер разрушения образцов