Что такое упругость древесины: Что такое упругость древесины?

Содержание

Упругость и пластичность древесины. Модуль упругости древесины |

Упругость древесины является одной из главных характеристик механических свойств дерева. Упругостью называют способность материала, в данном случае – дерева, сопротивляться деформации под действием механического напряжения.

Упругость древесины зависит от нескольких параметров древесины:

— влажности. Чем выше влажность – тем ниже упругость

— прямослойности. Свилеватая древесина менее упруга, чем прямослойная

— объемного веса. Легкая древесина не так упруга, как тяжелая и плотная

— возраст. Молодая древесина менее упруга, чем зрелая

— размеры сердцевинных лучей. Например, у хвойных пород древесины сердцевинные лучи однорядные и очень мелкие, поэтому такая древесина отличается большой упругостью, невзирая на относительно небольшой удельный вес.

— заболонная древесина менее упруга, чем ядровая.

При недлительных нагрузках до напряжений, которые соответствуют пределу пропорциональности (иными словами – до момента, когда процесс деформации окажется необратимым), деформация материала пропорциональна его напряжению, и после снятия нагрузки исчезает.

Упругость древесины также именуют жесткостью древесины или деформативностью древесины.

Для определения упругости древесины используют понятия модуля упругости древесины, коэффициента деформации и модуля сдвига. При этом все показатели будут существенно отличаться в зависимости от того, в каком направлении приложена нагрузка – вдоль древесных волокон, тангенциально поперек древесных волокон, радиально поперек древесных волокон.

— Модуль упругости древесины Е – это соотношение между нормальными напряжениями и относительными деформациями. Различают следующие модули упругости: вдоль волокон Е_а, поперек волокон тангенциальный Е_t, поперек волокон радиальный Е_r, модуль упругости при изгибе Е_изг;

— Модуль сдвига древесины G – это соотношение между касательными напряжениями и относительным сдвигом

— Коэффициент поперечной деформации дерева µ – это соотношение поперечной деформации к продольной, которые возникают при нагрузке стержня.

Модуль упругости древесины основных пород

Порода древесины	Модуль упругости древесины на растяжение, МПа			Модуль упругости древесины на сжатие, МПа			Модуль упругости древесины на изгиб (статический), МПа
Порода древесины	Е_а	Е_t	Е_r	Е_а	Е_t	Е_r
Береза	18 300	490	670	16 100	520	670	15 400
Ель	14 600	490	690	14 500	430	660	11 000
Сосна	12 100	500	580	12 100	570	690	12 600
Дуб	14 300	890	1 160	14 300	970	1 340	15 400

Модуль упругости дерева исчисляется в МПа, или в кГс/см² (1 МПа = 10,19716213 кГс/см²))

Коэффициенты поперечной деформации основных пород дерева

Порода древесины	µ_ra	µ_ta	µ_ar	µ_tr	µ_at	µ_rt
Береза	0,58	0,45	0,043	0,81	0,04	0,49
Ель	0,44	0,411	0,017	0,48	0,031	0,025
Сосна	0,49	0,41	0,03	0,79	0,037	0,038
Дуб	0,43	0,41	0,07	0,83	0,09	0,34

Модуль сдвига основных пород древесины

Порода	G_ra (МПа)	G_ta (МПа)	G_rt (Мпа)
Береза	1 510	870	230
Ель	—	—	50
Сосна	1 210	780	—
Дуб	1 380	980	460

Модуль упругости древесины обязательно учитывается при сооружении кровельных и стропильных систем, поскольку определение внутренних усилий древесины от воздействия нагрузок играет здесь очень важную роль. К тому же, упругость древесины имеет значение при изготовлении ружейных лож, ручек к ударным инструментам, молотам и прочим случаям, где необходимо смягчить толчки.

Пластичность древесины

Говоря об упругости древесины, невозможно не упомянуть о ее антиподе – пластичности. Пластичность древесины – это ее способность изменять форму при воздействии нагрузки и сохранять ее и после воздействия нагрузки. Данный показатель зависит от тех же факторов, что и упругость, однако их действие будет обратным (чем влажнее древесина – тем она пластичней, чем старше – тем менее пластична и т.д.).

Пластичность древесины можно повысить путем пропарки или проварки горячей водой. Такие методы используют при производстве гнутой мебели, полозьев для саней и прочих мест, где пластичность дерева играет ключевую роль. Среди популярных пород древесины наибольшей пластичностью обладают бук, вяз, ясень и дуб. В частности, у бука хорошая пластичность обусловлена множеством крупных сердцевинных лучей, которые изгибают древесные волокна. У вяза, ясеня и дуба при изгибании крупные сосуды, расположенные кольцевыми рядами в годовых слоях, значительно сдавливаются поздней, более плотной, древесиной, чем и объясняется их высокая пластичность.

Татьяна Кузьменко, член редколлегии Собкор интернет-издания «AtmWood. Дерево-промышленный вестник»

Мебель своими руками: Упругость древесины

Упругость древесины

Упругостью называют способность материала возвращаться к первоначальному виду и размерам после : прекращения действия сил. При изучении упругих свойств древесины мы встречаемся со следующими терминами: предел упругости, предел пропорциональности, упругость, пластичность, модуль упругости, вязкость, хрупкость, гибкость.

Предел упругости, т. е. напряжение, начиная с которого при его дальнейшем увеличении появляются остаточные деформации при прекращении действия силы, обычно определяется лишь условно. В частности, для металлов за предел упругости условно принимают напряжение, которое вызывает деформацию, не превышающую 0,001—0,03%. В отношении древесины эта условная величина является неприемлемой, так как изменения свойств древесины разных пород в разных ее состояниях значительно превышают этот условный предел. Даже сравнительно мало чувствительные приборы отмечают в древесине остаточные деформации почти с самого начала загружения. Поэтому характеристику «предел упругости» по отношению к древесине ,не применяют.

Пределом пропорциональности называют то напряжение, ниже которого деформация материала пропорциональна действующей силе. В то время как в металлах предел упругости (в его условном понимании) и предел пропорциональности различаются столь мало, что их обыкновенно считают совпадающими, в древесине предел пропорциональности часто очень близок к временному сопротивлению.

Численная характеристика упругости может быть выражена, как отношение упругой деформации к остаточной при каком-либо данном напряжении материала.

Упругость материала

где f—деформации материала.

Таблица 31 Упругость древесины при напряжении изгиба около 300 кг/см²(по Перелыгину)

Порода дерева	Упругость Y=f_упр/f_ост
Береза	50
Дуб	100
Ель	50
Липа	6-30
Сосна	20—30
Ясень	100

Модуль упругости

Модуль упругости характеризует свойство материала давать большую или меньшую деформацию под действием данной нагрузки. По величине модуля упругости можно сравнивать жесткость (устойчивость) материала в пределах упругости. ремонт мебели своими руками

Модуль упругости первого рода В при растяжении вдоль волокон колеблется в зависимости от породы древесины в пределах от 80 000 (для бука) до 129000 кг/см2 (для лиственницы).

С повышением влажности модуль упругости уменьшается.

Средний поправочный коэффициент на влажность — 2% величины модуля на 1% влажности древесины.

Модуль упругости при растяжении поперек волокон в радиальном ,направлении примерно в 10 раз ниже, чем при растяжении вдоль волокон. При этом модуль упругости при растяжении поперек волокон в радиальном направлении примерно в три раза выше, чем в тангентальном для хвойных пород и в два раза выше для лиственных пород.

Древесина хвойных пород при одном и том же объемном ,весе по упругости выше древесины лиственных пород.

Все ручки молотков во избежание отдачи должны делаться из упругой древесины.

Модуль упругости второго рода G (при кручении) у древесины значительно ниже, чем Е.

Влияние влажности на модуль упругости G незначительно и его можно не учитывать.

Релаксация, или упругое последействие

Древесина, как и многие другие материалы органического происхождения, обладает свойством изменять величину деформации при нагружении в зависимости от скорости нагружения. Кроме того, эта деформация увеличивается даже в том случае, когда нагрузка не возрастает. При разгрузке же и после полного прекращения действия сил материал приходит в окончательно установившуюся форму не сразу, а постепенно. Это свойство носит название релаксации, или упругого последействия.

При всех видах статических испытаний древесины релаксация может играть очень большую роль и ее необходимо учитывать. При динамических нагрузках влияние релаксации исключено.

Модуль упругости Вуда и коэффициент Пуассона

В таблицах ниже приведены значения модуля Юнга (модуля упругости) и коэффициента Пуассона при комнатной температуре для древесины и композиционных материалов, используемых в технике.

Они показывают средние значения модуля Юнга (модуля упругости) при сжатии параллельно волокнам для различных пород древесины и средние значения коэффициента Пуассона для нескольких классов древесины высокой и низкой плотности.

Свойства выражены в средних значениях, которые могут существенно различаться в зависимости от обработки и качества материала. Точные значения можно измерить с помощью Sonelastic 9.0007® Системы неразрушающего контроля как при комнатной температуре, так и в зависимости от температуры и/или времени.

Дерево

Материал	Модуль упругости
Порода древесины	ГПа	10 ⁶ psi
Angelim pedra (Hymenolobium petraeum):	12,9	1,87
Каска гросса (Vochysia spp):	16,2	2,35
Купиуба (Goupia glabra):	13,6	1,98
Эвкалипт лимонный (Eucalyptus citriodora):	18,4	2,67
Эвкалипт Грандис (Eucalyptus grandis):	12,8	1,85
Эвкалипт пятнистый (Eucalyptus maculata):	18,1	2,62
Эвкалипт урофилла (Eucalyptus urophylla):	13,2	1. 91
Ипе (Tabebuia serratifolia):	18,0	2.61
Ятоба (Hymenaea spp):	23,6	3.42
Cedro doce (Cedrella spp):	8.06	1,17
Значения только для справки. Для получения точных значений охарактеризуйте материал с помощью систем Sonelastic ^®.

Дерево
Ориентация образца	Коэффициент Пуассона включает	Коэффициент Пуассона для древесины низкой плотности	Коэффициент Пуассона для древесины высокой плотности
Продольный:	ν_LT и ν_LR	0,40 ± 0,05	0,43 ± 0,07
Радиальный:	ν_RT и ν_RL	0,25 ± 0,25	0,35 ± 0,30
Тангенциальный:	ν_TR и ν_TL	0,20 ± 0,15	0,18 ± 0,15

Модули упругости (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) и демпфирование композитов можно точно охарактеризовать с помощью неразрушающего Sonelastic

® Испытания систем при комнатной температуре и в зависимости от температуры и/или времени.

Знание точных значений жизненно важно для оптимизации использования материала и для надежности моделирования с помощью конечных элементов. Модули упругости и характеристики демпфирования также используются при разработке новых вариантов этих материалов, таких как панели и деревянные доски.

Этот раздел веб-сайта представляет собой краткое изложение выдержки из Технического обзора ITC-ME/ATCP Модули упругости: обзор и методы определения характеристик и Научно-технической информации ITC-05/ATCP: Caracterização dos modulos elásticos de madeiras utilizando a Técnica de Excitação por Impulso (TEI) — (*язык ptBr).

Ссылки

ASSOCIAÇÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto de estruturas de madeira, NBR 7190. Рио-де-Жанейро, 1997. 107 стр.

БОДИГ Дж., ДЖЕЙН Б.А. Механика древесины и древесных композитов. Malabar (EUA), Krieger Publishing Company, 1993.

Откройте для себя системы Sonelastic

^® Система Sonelastic® для образцов малого размера
Система Sonelastic® для образцов среднего размера
Система Sonelastic® для образцов среднего размера

Система Sonelastic® для средних образцов

Древесина, панельные и конструкционные деревянные изделия

Плотность, напряжение волокна, прочность на сжатие и модуль упругости чистой древесины, панельных и конструкционных деревянных изделий.

Рекламные ссылки

Чистая древесина

8 161 90 90 90 6 1,001–9 5 0 4 0015 10,8 — 14

1

45 .7 90 5 -16 — Мокернат, Пигнат, Шагкор, Ракушка 9 09 1 9 0 15 1 9 0 0 10 014 90–15 90–15 15 90–14 36 11,9 — 16,1 9,5 — 60016 42 — 60,3 14.

3 1,1 — 13,7 1,008 6 Жёлтый 015 4206 90 015 43,6 60 9014

Древесина	Плотность — ρ — (кг/м 3 ^{8 3) 8}	Напряжение волокна при пределе упругости — σ _y — (МПа)	Модуль упругости — E — (ГПа)	— σ — (МПа)	Прочность на сдвиг параллельно волокнам — τ — (МПа)
Ольха красная
9,5	40,1	7,4
Ясень — черный, синий, зеленый, орегонский, белый	490–600	87–103	9,4–12
Осина — Большой зуб , Дрожь	390	63	9,9	36,5	7,4
Белохвост 70016 16 3016	46	9,9	43,9	6,9
Липа, американка	370	60	10,1	32,6	6,9
Бук, американка 90 6 100156 9015 15 103	11,9	50,3	13,9
Береза - Бумага, Сладкая , желтый	550 — 620	85 — 114	11 — 15	39,2 — 58,9	8,3 — 15,4	14 015 380	56	8. 1	36.2	8.1
Кедр — белый атлантический, красный восточный, ладан, северный белый, порт-орфордский, западный красный, желтый	310 — 470 1 6 9 9 8 9 0 1 8 5 900 0015 5,5 — 11,7	27,3 — 43,5	5,5 — 9,4
Вишня, черный	500	85	10,3
Каштановый, американский	430	59	8,5	36,7	7,4
Тополь баламский, черный, восточный	310 — 400	2 7,6 — 9,4	27,7 — 33,9	5,4 — 7,2
Пихта дугласовая – побережье, внутренний запад, внутренний север, внутренний юг	460–500	82–90	10,3–13,4	43,1–901,2	7,8 900 6
Вяз, английский язык	560	40–54	11,8	17–32	8–11,3
Вяз, голландский 90 60 50 50156 90 15 42 — 60	7,7	18 — 32	7,2 — 10
Пихта	320 — 430	61,4 — 75,8	8,9 — 11,9	33,5 — 44,2	1 6 90 15 6,2 — 44,2 0014	Хакберри	530	76	8,2	37,5	11
Болиголов восточный, горный, западный	400 — 450	61 — 79	8,3 — 7 — 11,3	3 016	7,3 — 10,6
Гикори, пекан — Горький орех , Мускатный орех, Пекан, Вода	600 — 660	94 — 123	11,7 — 13,9	47,6 — 62,3	14,3
690 — 720	125 — 139	14,9 — 15,6	55,2 — 63,5	12 — 16,8
5 Гледичия 9000 1	11,2	51,7	15,5
Лиственница западная	520	90	12,9	52,5
Саранча, черный	690	130	134	134	6	70,2	17,1
Магнолия — Огуречная, южная	480 — 500	77 — 85	9,7 — 12,5	37,6 — 43,5	Красное дерево	545	60	8,7	45	6,0
Клен крупнолистный, черный, красный, серебристый, сахарный	480–630	61–109	7,9–12,6
Дуб красный — черный, вишневая кора, лавр, северный красный, булавка, алый, южный красный, водяной, ива	590 — 690	75 — 125	10,3 — 13,1
Дуб, белый — Бур, Каштан, Live, Overcup, Столб, Болотный каштан, Болотный белый, Белый	640 — 880	71 — 127	7,1 — 13,7 — 9	1,1 — 13,7	10,3 — 13,8
Сосна — Восточная белая, Джек, Лоблолли, Лохматик, Длиннолистный, Шаг	350 — 590	59 — 100	8,5 — 13,7	33,1 — 49,2	6,1 — 10,4	9 10 лар,
70	10,9	38,2	8,2
Сассафрас	460	62	7,7	32,8	8,5
Ель — Черная, Sitka, Engelmann, White 16, Sitka900, Red, Engelmann, 15 350 — 430	63 — 79	7,9 — 11	37 — 44	6,8 — 9,2
Свитгам	520	90 15 90 15 90 15	11
Платан американский	490	69	9. 8	37.1	10.1
Tupelo — черный, вода	500	66	4.3 — 3.7	9,2 — 11
Орех, черный	550	101	11,6	52,3	9,4
черный 390	54	7	28,3	8,6

значения для древесины с влажностью 12%
1 МПа = 10 ⁶ Па
1 ГПа = 909 909 0703 10 100204
Напряжение волокна на пределе упругости (модуль разрыва)

0203 Модуль упругости ( Модуль упругости, модуль Юнга)

Древесина – Влагостойкость и прочность на сжатие
Лиственные или хвойные породы?

Загрузите и распечатайте конвертер единиц натяжения. Таблица 9.0003

Изделия из панелей

38 Волокно St 938 Предел
— σ _y —
(МПа)

5 ДВП 1
0016 5 — 10018 600 15 — 24

Панель	Плотность — ρ — (кг/м ³ )	Модуль упругости — E — (ГПа)
900 — 1000	31 — 56	3,1 — 5,5
МДФ — ДВП средней плотности	700 — 900	36	3,6
ДСП	2,8 — 4,1
OSB — Ориентированно-стружечная плита	500 — 800	22 — 35	4,4 — 6,3
Фанера	400 — 600	34 — 43 9 1 7 -0016	019

Деревянные конструкции

Конструкционная древесина	Плотность — ρ — (кг/м ³ ) 9 ^{Предел упругости ^{Эластичность волокна 9 0203 — σ _у — (МПа)}}	Модуль упругости — E — (ГПа)
Клееный-ламинированный 00 — 600	29 — 63	9- 14. 5
Ламинированный брус	400 — 700	34 — 86	9 — 19

2 Связанные темы

Связанные документы

Рекламные ссылки

Engineering ToolBox — Расширение SketchUp — Онлайн 3D моделирование!

Добавляйте стандартные и настраиваемые параметрические компоненты, такие как балки с полками, пиломатериалы, трубопроводы, лестницы и т. д., в свою модель Sketchup с помощью Engineering ToolBox — расширения SketchUp, которое можно использовать с потрясающими, увлекательными и бесплатными программами SketchUp Make и SketchUp Pro. .Добавьте расширение Engineering ToolBox в свой SketchUp из хранилища расширений SketchUp Pro Sketchup!

Перевести

О Engineering ToolBox!

Мы не собираем информацию от наших пользователей. В нашем архиве сохраняются только электронные письма и ответы. Файлы cookie используются только в браузере для улучшения взаимодействия с пользователем.

Некоторые из наших калькуляторов и приложений позволяют сохранять данные приложений на локальном компьютере. Эти приложения будут — из-за ограничений браузера — отправлять данные между вашим браузером и нашим сервером. Мы не сохраняем эти данные.

Google использует файлы cookie для показа нашей рекламы и обработки статистики посетителей. Пожалуйста, прочитайте Конфиденциальность и условия Google для получения дополнительной информации о том, как вы можете контролировать показ рекламы и собираемую информацию.

AddThis использует файлы cookie для обработки ссылок на социальные сети. Пожалуйста, прочитайте AddThis Privacy для получения дополнительной информации.

Реклама в ToolBox

Если вы хотите продвигать свои товары или услуги в Engineering ToolBox — используйте Google Adwords. Вы можете настроить таргетинг на Engineering ToolBox с помощью управляемых мест размещения AdWords.

Citation

Эту страницу можно цитировать как

Engineering ToolBox, (2011).

Что такое упругость древесины: Что такое упругость древесины? | WoodNeva