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.
Модуль упругости дерева
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 Еа, поперек волокон тангенциальный Еt, поперек волокон радиальный Еr, модуль упругости при изгибе Еизг;
— 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 | ||||
| Еа | Еt | Еr | Еа | Еt | Еr | ||
| 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 | µra | µta | µar | µtr | µat | µrt |
| 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 | Gra (МПа) | Gta (МПа) | Grt (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»
Насколько информация оказалась для Вас полезной? Loading …Похожие статьи:
| Copyright © atmwood.com.ua. Копирование материала разрешено при указании гиперссылки на источник |
atmwood.com.ua
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=fупр/fост |
| 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.
brigadeer.ru
Свойства древесины учитываемые в строительстве
Дефекты значительно влияют на главное свойство древесины ценное в строительстве, такое как ее прочность. Во время роста дерева и на его пути к строительству в нем образуются участки, где правильность строения или монолитность древесины нарушается. Они называются пороками древесины.
 |
Основные пороки сучки, которые прорезают волокна древесины поперек. Серьезный порок косослой, когда древесные волокна на небольшой угол отклоняются от оси элемента. К числу пороков относятся трещины в древесине. Главнейшим пороком, недопустимым в древесине, является гниль.
Лесоматериалы, получаемые строительством, делятся по качеству на сорта от первого до пятого. Но такая сортировка не учитывает особенностей работы древесины под нагрузкой, так как указывает лишь на число, а не на размеры сучков.
Независимо от основных свойств древесина делится по качеству на три категории, зависящие в основном от насыщения сучками — относительного размера всех сучков на ограниченном участке длины.
Древесина I категории может использоваться во всех, без исключения, элементах деревянных конструкций, но нужно ее применять только в самых ответственных стержнях, работающих на растяжение. Сучки в ней на длине 20 см не должны занимать больше 1/4 ширины сечения.
Древесина II категории, сучки в которой не превышают 1/3 ширины сечения, может применяться во всех элементах конструкций, за исключением растянутых, с напряжением более 70% расчетного.
В древесине III категории допускаются самые большие сучки, размером до 1/2 ширины сечения. Она может применяться во второстепенных элементах конструкции: настилах, обшивках и т. д.
Свойство древесины — плотность
Свойства древесины полностью определяются ее пористоволокнистым строением. Наиболее распространенная воздушно-сухая древесина сосны имеет объемный вес y=500 кг/м3 и коэффициент теплопроводности поперек волокон л=0,12 ккал/ч*м3*град. Коэффициент линейного температурного расширения вдоль волокон — не более 0,000005.
Свойство древесины — прочность
Прочность древесины резко различается в зависимости от того, как к ней прикладывается нагрузка. Прочнее всего древесина вдоль волокон. Ценные свойства древесины — наибольшие силы она выдерживает, когда они направлены параллельно волокнам, например до 1000 кГ/см2 при растяжении. Поперек волокон древесина примерно в 10 раз слабее, так как силы, приложенные перпендикулярно волокнам, легко сминают стенки волокнистых трубок или отделяют одну от другой.
Свойства древесины — жесткость
Жесткость древесины — насколько она удлиняется или укорачивается под нагрузкой вдоль волокон — определяется модулем упругости. В среднем для сосны он равен Е=100000 кГ/см2, что примерно в 20 раз меньше, чем у стали.
Свойства древесины — влажность
Влажность древесины имеет очень большое значение для деревянных конструкций. Она определяется процентным содержанием воды в древесине по весу. Она вычисляется в лаборатории после сушки небольших образцов в сушильном шкафу. В свежесрубленном древесном стволе вода заполняет все полости клеток и пропитывает их стенки. Влажность ее более 100%, и делать из такой древесины конструкции постоянного назначения нельзя.
При хранении на складах вода из древесины постепенно испаряется и влажность ее уменьшается. Одновременно возрастают и ее прочность и жесткость, но меняются размеры. При высыхании древесина сжимается, усыхает поперек волокон на величину до 7%. Вдоль волокон величина усушки ничтожна — до 0,1%. В результате разной величины усушки в центральном и в кольцевых направлениях бревна и брусья прорезаются трещинами, а доски коробятся.
Когда влажность в древесине снижается до 40%, из нее разрешается изготовлять некоторые конструкции, не защищенные от намокания и не страдающие при ее дальнейшей усушке, например стойки. Из древесины, высушенной до 25% влажности, делаются все виды деревянных конструкции, за исключением клееных. Они обычно высыхают во время эксплуатации.
Воздушно-сухая древесина имеет влажность до 15% и получается в результате ее естественной или искусственной сушки. Благодаря своим свойствам такая древесина применяется для изготовления всех видов деревянных конструкций и строительных изделий, в том числе и клееных конструкций. Размеры ее при дальнейшем высыхании уже почти не меняются. Увеличение влажности в древесине в сыром помещении, под дождем и в воде приводит к ее разбуханию и увеличению размеров, особенно в поперечном направлении.
В естественных условиях на складах древесина сохнет очень медленно. Толстые доски, брусья и бревна сохнут много месяцев и даже лет. Поэтому на деревообрабатывающих заводах древесину сушат искусственно. В сушильных камерах, обогреваемых паром, при температуре до 90°С доски и бруски высыхают за двое-трое суток и при этом мало коробятся и трескаются.
Брусья и бревна сушат при повышенной до 130°С температуре в ваннах с горячими маслянистыми жидкостями или в герметически закрытых стальных цилиндрах-автоклавах при повышенном давлении, а также электрическими токами высокой частоты. При этом свойства древесины меняются за считанные часы, при высыхании в них появляются лишь незначительные трещины.
Новые материалы:
Предыдущие материалы:
kosour.ru
Упругость — древесина — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Упругость — древесина
Cтраница 1
Упругость древесины зависит от ее влажности и структуры. Влажная и неплотная древесина менее упруга, чем сухая и плотная. Упругую древесину имеют дуб, ясень, акация, ель, береза. [2]
Знание модулей упругости древесины при различных видах нагружения необходимо для расчетов деревянных конструкций. Модуль упругости зависит от влажности древесины и направления приложения нагрузки. [3]
Высокая прочность и упругость древесины сочетаются с малой плотностью, а следовательно, с низкой теплопроводностью. Древесина морозостойка, не растворяется в воде и органических растворителях. Хорошо известна легкость обработки древесины, удобство скрепления деревянных элементов с помощью клея, врубок, гвоздей и пр. [4]
Расчетные сопротивления и модуль упругости древесины принимают согласно строительным нормам и правилам по проектированию деревянных конструкций без учета коэффициентов условий работы в конструкциях различных групп, находящихся в условиях повышенной влажности, температуры иди проверяемых на воздействие только постоянной и временной длительной нагрузок. [5]
Пространственная фигура анизотропии модуля упругости древесины, изображенная на рис. 1.1, описывается формулами преобразования компонент материального тензора четвертого ранга при повороте координатных осей. Формулы соответствуют линейным законам, содержащим произведения четырех направляющих косинусов. [6]
При этом можно с приближением считать, что упругость древесины подчиняется закону Гука. Следовательно, применительно к древесине должна использоваться теория упругости анизотропного тела. [7]
При расчете по несущей способности статически неопределимых деревянных конструкций модуль упругости древесины Е снижается в два раза. [8]
В табл. 4.20 в качестве примера приведены все упоминавшиеся выше характеристики упругости древесины. Анизотропность древесины проявляется не только в упругих, но и во всех остальных свойствах, связанных с направлением. [9]
Прочность древесины приблизительно пропорциональна ее плотности, что подтверждают проведенные испытания на определение модуля упругости древесины и наблюдения при испытании на сжатие вдоль волокон. Испытание других свойств древесины, не учитывающих разновидность пород, приводит при расчете по специальным показательным уравнениям к средним цифрам, которые могут значительно расходиться с цифрами, полученными при конкретном испытании. Тем не менее расчетные уравнения дают возможность получить приближенные данные прочности древесины, объемный вес которой известен. [10]
Анализируя данные табл. 2.14 — 2.37, можно убедиться, что характер изменения модуля упругости древесины других пород аналогичен характеру изменения модуля упругости древесины березы. [12]
При расчете по первому предельному состоянию необходимо знать расчетное сопротивление, а по второму — модуль упругости древесины. [13]
При необходимости одновременного учета нескольких факторов ( например, влажности и температуры) расчетное сопротивление и модуль
На основании формулы ( II, 43) вычисляют согласно опытным данным ( в пределах пропорциональности) значение модуля упругости древесины при изгибе. [15]
Страницы: 1 2 3
www.ngpedia.ru
Особенности
древесины применительно
к конструированию мебели определяются, главным образом , ее
физическими и механическими свойствами.Физические свойства древесиныхарактеризуются её внешним видом (цвет, блеск, текстура), плотностью, влажностью, гигроскопичностью, теплоёмкостью и др. Древесину как материал используют в натуральном виде (лесоматериалы, пиломатериалы), а также после специальной физико-химической обработки.Важное декоративное свойство и
диагностический
признак -
цвет
древесины.,
характеристики которого изменяются в широких пределах (цветовой тон
578-585 нм, чистота цвета 30-60%, светлота 20-70%).
Блеск
наблюдается у древесины некоторых лиственных пород, особенно
на
радиальном
разрезе. Текстура — рисунок древесины, образующийся при перерезании
анатомических элементов ее структуры, — особенно эффектна у лиственных
пород. Механические свойства древесиныхарактеризуют ее способность сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок). К ним относятся прочность, твердость, деформативность, ударная вязкость.Прочность Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Она зависит от направления действующей нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности — напряжением, при котором разрушается образец. Различают основные виды действия сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание. Твердость Основные
прочностные показатели древесины
сравнительно по породам (
при
влажности 12 процентов) , приведены в следующей
таблице
Сокращения : рад. -
радиальный, танг. -
тангенциальный,
торц. — торцовый По твердости торцевой поверхности древесина разделяется на три группы — мягкие — 40 Н/кв. мм, твердые 41- 80, и очень твердые — более 80 Н/кв. мм. Источник : «
Справочное пособие по деревообработке» , В.В. Кислый, П.П.Щеглов и др.
издание «Бриз», 1995 г.г. Как видно из
таблицы, прочностные
свойства
древесины зависят от ее плотности. По удельной прочности при
растяжении вдоль
волокон ,
т.е. прочности приведенной к единице массы , древесина не уступает
конструкционной стали и дюралюминию, см. таблицу Сравнительная
удельная прочность некоторых
конструкционных материалов
Важным
конструктивным показателем
древесины
является коэфициент
разбухания (определяемый в процентах на процент
влажности), котрый для указанных в таблице пород
находится
в следующих пределах:
Свойства
природной
древесины могут быть существенно изменены путем специальных ее
обработок, называемых модификацией.
Иллюстрации к методам определения основных прочностных показателей древесины см. на http://www.wood.ru/ru/index.php3?reg=1&pag=lpsmeh Перечень
стандартов на
основные методы испытаний древесины
Источник
http://www.doc.softkompas.ru/20 Наука изучающая свойства
древесины называется
древесиноведение. По этой дисциплине написано большое количество книг и
трудов. Зарубежные материалы on-line , смотреть из книги Forest
Products Laboratory.
1999. Wood handbook—Wood
as an
engineering material. Gen. Tech. Rep. FPL-GTR-113. Madison, WI: U.S.
Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory,
англ..
463 стр. ссылка https://dwg.ru/dnl/5103 Mechanical Properties of Wood , David W. Green, Jerrold E. Winandy, and David E. Kretschmann (PDF 1.2 MB , на английском языке, объем текста 46 страниц , включая таблицы и иллюстрации). Данные приведены по важнейшим американским породам и породам импортируемым в США, ссылка https://www.fpl.fs.fed.us/documnts/fplgtr/fplgtr190/chapter_05.pdf Американские статьи по различным вопросам, касающимся свойств древесины и древесных материалов см. на сайте Forest Product laboratory https://www.fpl.fs.fed.us Составил
Абушенко Александр Викторович |
||||||||||
www.c-a-m.narod.ru
К вопросу нормирования модуля упругости древесины сосны
В последние десятилетия как в нашей стране, так и за рубежом с применением деревянных клееных конструкций возводятся здания и сооружения, имеющие пролеты от 20 до 120 м.
При расчете таких конструкций (определении внутренних усилий от действия внешних нагрузок и воздействий) в обязательном порядке учитывается их деформированное состояние. Как правило, расчеты выполняются с использованием программных комплексов, где одной из многих исходных данных является величина модуля упругости древесины. В зависимости от величины модуля упругости можно получать различные значения внутренних усилий в сжатых и сжато-изгибаемых элементах деревянных конструкций и, как следствие, размеры поперечных сечений. Обоснованный выбор величины модуля упругости древесины является одной из важных задач при проектировании деревянных конструкций, который усугубляется еще и такими ее свойствами, как анизотропия и ползучесть.
В нормах [1] величина модуля упругости древесины вдоль волокон для конструкций, защищенных от нагрева при относительной влажности окружающего воздуха W≤75% и находящихся под действием постоянной и временной нагрузок, принималась равной Еk,0 = 10 000 МПа. Такое ее значение применялось в расчетах деревянных конструкций по предельным состояниям второй группы. Что же касалось расчета на устойчивость, то здесь использовался безразмерный параметр в виде отношения кратковременного модуля упругости к временному сопротивлению сжатию.
В нормах [2] при расчете деревянных конструкций по предельным состояниям второй группы, как и в предыдущих нормах [1], было принято Еk,0 = 10 000 МПа. В расчетах элементов на прочность по деформированной схеме и на устойчивость было сделано допущение, что отношение Е/fc,0 = 300 и не зависит от породы древесины, сорта и влажности материала, длительности действия нагрузки, температуры, размеров сечения элементов [3]. То есть в расчетах по деформированной схеме модуль упругости определяется из выражения
Е1 = 300 fc,0, d, (1)
где fc,0, d – расчетное сопротивление сжатию древесины вдоль волокон.
В этом случае при значениях расчетного сопротивления древесины сосны и ели первого сорта fc,0, d = 14–16 МПа модуль упругости Е1 = 4200–4800 МПа.
Практика эксплуатации деревянных конструкций показывает, что использование кратковременного модуля упругости древесины, равного Ек,0= 10 000 МПа, в условиях длительной эксплуатации приводит к занижению расчетных прогибов конструкций. И наоборот, заниженное значение модуля упругости, определяемое по (1), в расчетах по деформированной схеме приводит к неоправданно завышенным сечениям деревянных элементов. В работе [4] установлено, что при определении прогибов деревянных конструкций необходимо учитывать длительный модуль упругости.
В результате теоретических исследований установлено, что при действии постоянной нагрузки в течение срока службы 50 лет и влажности древесины 12% Еcon/Еk,0 = 0,76. Экспериментальные исследования деревянных образцов на действие постоянной нагрузки вдоль волокон продолжительностью до 940 дней позволили получить следующие значения коэффициентов длительности: при растяжении Еcon/Еk,0 = 0,77; при сжатии Еcon/Еk,0 = 0,76 [5]. Следовательно, данные работы [3] подтвердили достоверность выводов работы [4], касающихся величины соотношения длительного модуля упругости к кратковременному. С учетом совместного действия постоянной и снеговой нагрузок в работе [4] прогибы деревянных конструкций предлагается определять по формуле
Ucon = k (1,32ρ0+1,15S0)/Ek, (2)
где ρ0 – величина постоянной нагрузки;
S0 – величина снеговой нагрузки.
Из выражения (2) можно получить:
– для постоянной нагрузки Еcon = 0,76 Ek,0;
– для снеговой нагрузки Еcon = 0,909 Ek,0.
Усредняя значения коэффициента длительности для модуля упругости при совместном действии на конструкцию постоянной и снеговой нагрузок, γcon = (0,76+0,909)/2 = 0,83.
Следует отметить, что в нормах [1] величина кратковременного модуля упругости Еk,0 = 10 000 МПа соответствовала влажности древесины W = 15%. В нормах [2] нормативная влажность древесины была принята W = 12%, но значение модуля упругости осталось прежним, что некорректно. В соответствии с ГОСТ 16483.9-73* при влажности W = 12% модуль упругости будет равен Еk,0 = 10 309 МПа. Тогда нормативное значение длительного модуля упругости будет равно
Еk, con = Еk,0 γcon = 10 309 × 0,83 = 8556 МПа.
Что же касается выражения (1) по определению модуля упругости древесины для расчетов элементов на прочность по деформированной схеме, то допущение, что отношение модуля упругости древесины при сжатии вдоль волокон к сопротивлению древесины на прочность является постоянной величиной, равной 300, не зависит от вышеуказанных факторов и необоснованно по следующим причинам. При назначении расчетного сопротивления древесины на сжатие в зависимости от временного сопротивления учитывается коэффициент вариации υ = 0,15 и коэффициент длительного сопротивления γcon = 0,67, для модуля упругости коэффициент вариации υ = 0,20, а коэффициент длительности (как приведено выше) γcon = 0,83. В связи с этим предлагается определять расчетное значение длительного модуля упругости в зависимости от его нормативного значения по аналогии с определением расчетного сопротивления древесины. Установлено [6], что кратковременное значение модуля упругости Еk,0 = 10 000 МПа, приведенное в [2], является минимальным вероятным значением с обеспеченностью 0,95, т.е. нормативным значением. Тогда в соответствии с [3] расчетное значение будет равно Ed, con = Ek, con /
γm = 6800 МПа, где γm – коэффициент надежности по материалу, равный 1,25.
С некоторым округлением полученных результатов можно принять: для расчета деревянных конструкций по второй группе предельных состояний длительное нормативное значение модуля упругости древесины вдоль волокон Ek, con = 8500 МПа; для расчета деревянных конструкций по деформированной схеме длительное расчетное значение модуля упругости древесины вдоль волокон Ed, con = 6500 МПа.
Литература
1. СНиП II-В.4–71* Деревянные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1978. – 32 с.
2. СНиП II–25–80 Деревянные конструкции. – М.: Стройиздат, 1982. – 65 с.
3. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25–80). – М.: Стройиздат, 1986. – 216 с.
4. Денеш, Н.Д. Учет длительности действия снеговой и постоянной нагрузок при расчете прогибов деревянных конструкций / Изв. вузов. Строительство и архитектура. – 1990. – № 7. – С. 16–20.
5. Кваснико, Е.Н. Вопросы длительного сопротивления древесины. – Л.: Литература по строительству, 1972. – 95 с.
6. Цепаев, В.А. Оценка модуля упругости древесины конструкций // Жилищное строительство. – 2003. – № 2. – С. 11–13.
ais.by
Упругие свойства древесины — Энциклопедия по машиностроению XXL
Анизотропность упругих свойств древесины. Древесина обладает свойством криволинейной анизотропности. Криволинейной анизотропность называется в том случае, если в теле мысленно можно представить систему криволинейных поверхностей (через каждую точку тела проходит одна из них), обладающих определенным свойством. Это свойство состоит в следующем. В каждой точке поверхности можно отметить три характерных направления (например, нормаль R [c.370]Упругие свойства древесины определяют (ГОСТ 11499—65) по семи показателям модулю упругости при сжатии вдоль и поперек волокон (раздельно) и то же при растяжении, модулю упругости при статическом изгибе, модулю сдвига, коэффициенту поперечной деформации. Величины зависят от влажности древесины, и поэтому результаты фактических испытаний приводятся к стан- [c.232]
Упругие свойства древесины 232 [c.347]
УПРУГИЕ свойства ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.65]
По данным п. 2.6 и по формулам, приведенным в п. 2.2, рассчитаны координаты точек для построения поверхностей анизотропии характеристик упругих свойств древесины. Числовые значения координат точек этих поверхностей, т. е. величины характеристик упругости в направлениях, различно ориентированных по отношению к трем осям симметрии древесины, даны в табл. 2.14—2.17. Диаграммы анизотропии построены в декартовых координатах. В соответствии с принятым на рис. 2.12 обозначением углов на всех диаграммах направление оси х совпадает с направлением волокон а при 0=0 и ф = 0, с радиальным направлением г при 0 = 0 и Ф =90° и с тангенциальным направлением 1 при 0 = 90° и ф = 0. [c.71]
При продольном резании скорость распространения опережающей трещины, показанной на рис. 7.7, б и 7.25, всегда больше скорости резания — она функция этой скорости. На рис. 7.7, б скорость резания сухой древесины и = 0,1 мм/сек и скорость распространения трещины Ут = 8 V. На рис. 7.24 скорость резания 1>=25 м/сек и скорость Ит=375 м/сек. При скорости резания и = 100 м/сек ит = 600-г-700 м/сек. Такое изменение скорости распространения трещины свидетельствует о разном проявлении упругих свойств древесины с изменением скорости v, что приводит к изменению структуры поверхности резания. [c.90]
Дерево, как известно, обладает ярко выраженной анизотропией упругих и прочностных свойств. Древесина имеет сравнительно низкую прочность на скалывание вдоль волокон. [c.115]
Дерево, как известно, обладает ярко выраженной анизотропией упругих и прочностных свойств. Древесина имеет сравнительно низкую прочность на скалывание вдоль волокон. Поэтому разрушение деревянного образца при [c.99]
К механическим свойствам древесины относятся её прочность, жёсткость, упругость и твёрдость. Эти свойства могут проявляться при действии статических, ударных, вибрационных и долговременных нагрузок. Наиболее изученными являются прочность и твёрдость древесины при статических нагрузках, в меньшей мере изучена жёсткость древесины при тех же нагрузках (модули упругости) действие ударных, вибрационных и долговременных нагрузок подвергалось изучению лишь частично (при изгибе), а упругость до сего времени не имеет экспериментальной характеристики. [c.282]
Числовые значения упругих постоянных даже для одной и той же породы оказываются, по данным различных опытов, далеко не одинаковыми, что следует отнести прежде всего за счет различных условий произрастания деревьев. Кроме того, на результаты опытного определения числовых значений упругих постоянных существенно влиять может еще ряд факторов. К таким факторам относятся, например, непостоянство упругих свойств в разных частях ствола и для разных деревьев одной породы, различная влажность древесины, ширина годичных слоев, [c.65]
Различие упругих свойств в радиальном и тангенциальном направлениях определяется содержанием и шириной сердцевинных лучей и для древесины лиственных оказывается сильнее, чем для древесины хвойных. Наибольшие значения отношений E,.IEt имеют дуб и бук, характеризуемые наибольшим по отношению к объему древесины количеством широких сердцевинных лучей. [c.69]
Бесцветные аэролаки, или аэролаки первого покрытия, применяют для придания лучших аэро динамических качеств самолету, для создания натяжки полотна и повышения его упругих свойств и крепости, а также для защиты древесины и полотна от разрушительного воздействия переменных атмосферных условий. Бесцветные аэро- [c.350]
Наиболее существенной анизотропией упругих свойств обладают неметаллические материалы — древесина, фанера, армированные стеклопластики и т. д. [c.329]
В настоящее время при расчетах конструкций учитывают анизотропию упругих свойств таких сильно анизотропных материалов, как древесина, фанера, армированные стеклопластики и т. п. [c.339]
Французский ученый Пуассон ввел этот коэффициент в сопротивление материалов и теорию упругости в начале 30-х годов прошлого столетия. Коэффициент Пуассона, как и модуль упругости, является характеристикой упругих свойств материала. Для изотропных материалов модуль упругости и коэффициент Пуассона постоянны для любых направлений действия растягивающих и сжимающих сил. Для анизотропных материалов, у которых свойства в разных направлениях различны, устанавливается ряд значений этих постоянных, в зависимости от направлений. К таким материалам относятся древесина, слоистые пластмассы, камни, ткани. [c.70]
Способность благодаря упругости хорошо поглощать звуки, возникающие при ударе и вибрации. Звукоизоляционные свойства древесины имеют большое значение при использовании в качестве звукоизоляционного строительного материала, а также для улучшения акустики общественных зданий. [c.83]
При сквозном сверлении под изделие следует подкладывать прокладку из древесины. Если глубина сверления превышает 2,5 диаметра отверстия, то сверло в процессе работы для охлаждения и удаления стружки необходимо выводить из отверстия — это особенно относится к перовым сверлам. Целесообразно охлаждать инструмент струей сжатого воздуха. Для облегчения удаления стружки из отверстия канавки сверл следует полировать. При необходимости получения точных отверстий следует считаться с возможностью затягивания отверстия на величину до 1—2% номинального диаметра за счет упругих свойств материалов. При сверлении пластмасс с порошкообразным наполнителем нельзя в момент соприкосновения сверла с материалом развивать большое усилие подачи во избежание растрескивания изделия. Если в процессе работы обнаружится вибрация сверла, то следует изменять режим резания до тех пор, пока вибрация не будет устранена. [c.275]
Основные показатели механических свойств древесины — пределы пропорциональности и упругости и пределы прочности. В табл. 1.3 указаны пределы прочности древесины при различных видах напряженного состояния. [c.16]
При температуре ниже нуля часть свободной воды, заполняющей полости клеток, превращается в лед, что существенно меняет физические и-механические свойства древесины. Изменяются модуль упругости, предел прочности, твердость и коэффициент трения скольжения. [c.83]
Срезаемая стружка действием резца получает приращение скорости. Если обрабатываемая заготовка двигается медленно, резец сообщает стружке скорость, равную его собственной. Но так как в стружке в период ее срезания создается поле упругих деформаций, его потенциальная энергия превращается в кинетическую и увеличивает скорость движения стружки. Поэтому начальная скорость полета срезанной стружки равна Vn. = av. Величина а> 1 зависит от физико-механических свойств древесины и скорости V. Она еще мало изучена, но в некоторых станках, например в рубильных машинах, скорость полета щепы-стружки имеет важное значение. [c.90]
До настоящего времени древесные материалы достаточно широко применяют в машино- и приборостроении в качестве конструкционных и отделочных материалов. Дерево обладает достаточной прочностью, хорошей упругостью, легко обрабатывается и склеивается. Механические свойства древесины в значительной мере зависят от влажности и направления волокон. Влажность древесины определяют в процентах как отношение разности масс до высушивания и после высушивания. Для сравнения свойств древесины установлена стандартная влажность, равная 15 %. Увеличение влажности более 30 % практически не снижает механических свойств. [c.342]
Следует иметь в виду, что только для некоторых материалов значения модуля Е и коэффициента постоянны по величине для любых направлений действия растягивающих и сжимающих сил. Для анизотропных материалов упругие свойства в различных направлениях оказываются различными например, для древесины они оказываются различными в направлениях вдоль и поперек волокон значения модулей Е и коэффициентов [д. при действии усилия в таких направлениях неодинаковы. [c.35]
В пятидесятых годах прошлого века в Главной физической обсерватории в Петербурге академиком А. Я. Купфером (1799—1865 гг.) были проведены обширные опыты по определению модулей упругости многих материалов. Результаты опытов получили мировую известность. В начале пятидесятых годов профессор механики Петербургского университета М. Ф. Окатов (1836—1904 гг.) при помощи точных приборов оригинальной конструкции впервые достоверно определил числовое значение коэффициента поперечной деформации для стали. Им же было установлено, что сталь в отношении упругих свойств можно считать материалом изотропным, что в то время было далеко не ясно. За последнее время советскими учеными проведена большая работа по исследованию упругих свойств камней и бетонов, а также древесины как анизотропного материала, [c.36]
До настоящего времени не установлено, к какому виду анизотропных материалов относится древесина. Наиболее распространен взгляд, что древесина в малых объемах относится к ортогонально-анизотропным телам (ортотропным), т. е. обладает тремя плоскостями упругой симметрии — вдоль и поперек волокон в радиальном и тангенциальном направлениях (фиг. 1), применительно к которым и даются показатели физико-механических свойств древесины. [c.7]
Иногда пользуются упрощенной моделью древесины — рассматривают ее, как трансверсально-изотропный материал, т. е. пренебрегают различием упругих свойств для разных направлений в плоскостях, нормальных к волокнам. [c.59]
Среди 16 выводов, каждому из которых соответствует своя таблица данных, были следующие модуль упругости у древесины, определенный по продольным колебаниям, как и у металлов и стекла, всегда оказывается больше, чем найденный из квазистатических опытов на растяжение значение модуля упругости, определенное на маленьких образцах, в общем хорошо согласуется со значениями модулей, полученными на больших брусках, взятых из того же дерева малые остаточные деформации всегда измеримы даже при сравнительно малой полной д ормации древесина обнаруживает заметную анизотропию для получения воспроизводимых результатов необходимо определять содержание влаги (Вертгейм и Шевандье определяли влажность по лучинкам, отщеплявшимся от каждого образца, а также сравнивали результаты естественной н принудительной сушки) модули упругости и прочность уменьшаются в одинаковой мере с увеличением возраста дерева различие в почвах в местах произрастания деревьев оказывает заметное влияние на упругие свойства древесины одного и того же вида при условии учета содержания влаги механические свойства древесины не зави- [c.322]
Более определенно мнение М. А. Маккензи [6], который провел опыты по измерению расходуемой энергии на резание е различными (достигающими 150 м/сек) его скоростями при прочих неизменных условиях. Результаты опытов не обнаружили заметного влияния скорости реза-. ния на его энергоемкость. Это привело Маккензи к выводу о полной независи-мвсти механических свойств древесины от скорости ее деформации. К этому выводу близок и П. Кох (США), который считает, что влияние скорости резания на энергетику процесса резания сводится к дополнительной затрате работы на приращение кинетической энергии при сообщении срезанной древесине скорости, равной скорости резания. Этот вывод находится в противоречии с результатами других экспериментов. На рис. 1.8, г видно, что величины остаточных деформаций древесины в разных точках профиля, образованного действием летящей пули, неодинаковы. Длительность действия передней точки пули около 5 10″ сек. Ей соответствует малая остаточная деформация. Действие юбки, удаленной от оси пули, более длительно оно вызвало большую остаточную деформацию. Следовательно, упругие свойства древесины при изменении скорости ее деформации не остаются постоянными. С повышением скорости деформации повышаются предел упругости древесины и напряжения, нормальные к поверхности контакта древесины с пулей. Кинорегистрация полета срезанной стружки при скорости резца 5 и 20 м/сек показала,-что скорость этого полета на 50—80% больше скорости резания (опыты проведены в ЛТА). [c.44]
С возрастанием температуры прочностные и упругие свойства древесины понижаются. Предел прочности при сжатии вдоль волокон при температуре+80° С составляет около 75%, при растяжении вдоль волокон 80% при скалывании вдоль волокон (тангенталь-ная плоскость) 50% и сопротивление ударному изгибу 9С% величин соответствующих показателей при нормальной температуре (+20° С). При повышении температуры до +180° С прочностные характеристики еще больше падают. Пределы прочности при сжатии и скалывании вдоль волокон в этом случае составляют около 40% величин соответствующих показателей при 20°. [c.329]
Дерево, как известно, обладает ярко выраженной анизотропией упругих и прочностных свойств. Древесина имеет сравнительно низкую прочность на скалывание вдоль волокон Поэтому разрушение деревянного стержня при кручении начинается с образования продольных трещин от действия касательных напря.жений, возникающих на продольных площадках. Стальной стержень разрушается по поперечному сечению от действия возникающих там касательных напряжений. [c.55]
И, наконец, еще один вид анизотропии, характерный для композитов — ортотропия, обладающая симметрией относительно трех взаимно перпендикулярных плоскостей (рис. 7.34). Здесь, в отличие от монотропии, оси у VL z неравноправны. В частности, ортотропной является древесина. Упругие свойства ортотропной среды описываются девятью независимыми постоянными [c.340]
В любой точке естественной древесины можно отметить три характерных ортогональных направления 1 — вдоль волокон, 2 — вдоль радиуса и 3 —вдоль касательной к годичному слою в поперечном сечении. Вдоль каждого из этих направлений упругие свойства свои собственные (различны продольные модули упругости), точно также как различны модули при сдвиге между любыми парами из трех этих направлений. Однако во всех точках упругие свойства, отнесенные к этим характерным направлениям, одинаковы. Такая анизотропность называется цилиндрической ортотропностью. [c.480]
Материал, обладающий симметрией строений (арматура ориентирована в одном или нескольких направлениях). В направлении ориентации армирующих элементов материал приобретает высокую прочность и жесткость. Из теории упругости анизотропных материалов следует, что если известны упругие свойства материала в его главных направлениях, то расчетным путем можно определить и значения упругих свойств в любом направлении. Количество так называемых основных упругих (постоянных) констант, которыми обусловливаются свойства материала в любом направлении, зависит от типа анизотропии. На практике чаще встречается ортотропная система, имеющая три перпендикулярных друг к другу главных направления (в древесине, фанере, слоистом пластике с текстильной или однонаправленной основой и т. п.). В слоистых пластиках с текстильной арматурой , в которых направления основы тканей совпадают, вводим систему координат так, что ось х параллельна направлению основы, ось у параллельна направлению утка, а ось z перпендикулярна слоям. Упругие свойства в любом направлении в этом случае определены, если мы знаем три модуля упругости при растяжении Еу и Ег, три модуля упругости при сдвиге G y, Gy и G и три коэффициента Пуассона i y, [ly и где, например, 1ху показывает сужение в направлении оси х при растяжении в направлении оси у. [c.119]
Я обнаружил, что удар молотка по стене в верхней части высокого дома слышен как бы удвоенным для человека, стоящего около дома на земле первый звук передается по стене, второй—по воздуху. Как это следует из экспериментов по изгибу различных твердых тел, отношение их упругости к плотности намного больше, чем у воздуха. Так, высота модуля упругости пихтовой древесины, найденная из таких экспериментов, составляет около 9 500 000 футов, откуда скорость распространения через нее нмпульса должна быть 17 400 футов в секунду, или больше чем три мили в секунду. Поэтому очевидно, что во всех обычных экспериментах такое распространение должно показаться мгновенным. Существуют различные методы определения этой скорости по звуку, возбуждаемому различными причинами и распространяемому вдоль исследуемой субстанции, и профессор Хладнн сравнивал, таким образом, свойства многих естественных и искусственных материалов (Young [1807, 1], т. I, стр. 373) ). [c.257]
В настоящее время древесина успешно конкурирует с другими материалами при изготовлении малых и средних самолетов. Широкое дрименеиие древесины в самолетостроении объясняется следующими основными ее преимуществами 1) высокая прочность, 2) малый объем иый вес, 3) простота обработки, 4) высокие упругие свойства, 5) дешевизна. [c.5]
При наличии симметрии свойств в телах существуют определенные эквивалентные направления, для которых свойства одинаковы. Наиболее четко это проявляется именно для упругих свойств, так как пластическая деформация обычно изменяет исходную анизотропию и делает ее более сложной. Многим упруго-анизотропным телам присуща ортогональная изотропность или ортотропность, т. е. наличие в каждой точке трех взаимно перпендикулярных плоскостей симметрии свойств. Сюда относятся многие обработанные давлением металлические изделия, а также фанера и древесина (если пренебречь кривизной ее слоев), железобетон, армированные пластики и гофрированные листы при определенном расположении арматуры и направлв НИИ гофрировки. [c.327]
К положительным свойствам древесины относятся легкость высокая удельная прочность легкообрабатьшаемость хорошая скрепляемость гвоздями, шурупами, болтовыми соединениями, клеями и др. способность поглощать удары и толчки вследствие своей упругости стойкость по отношению ко многим агрессивным средам (слабым кислотам, солям и др.) плохая тепло-, звуко- и электр опр овод ность. [c.478]
ДРЕВЕСНЫЕ ПЛАСТИКИ, пластич. материалы, к-рые получаются на базе древесины в целом или измельченном виде. С этой точки зрения материалы, в к-рые древесина входит лишь в качестве наполнителя (опилки, струш-ки, древесная мука), как напр, ксилолит, фибролит, бакелитовые изделия и т. п., не м. б. включены в понятие древесные пластики (см. Пластические массы). По пластич. свойствам древесина как пористое тело, обладающее способностью получать под действием высокого давления остаточные деформации, занимает среднее полон1ение между упругими и пластич. телами, поэтому слово пластик в приложении к древесине следует понимать условно. [c.138]
Примером таких материалов может служить натуральная древесина общеизвестно, что модуль упругости древесины при растяжении вдоль волокон значительно больше соответствующего модуля при растяжении поперек волокон и что упругие постоянные ее зависят от направления по отношению к древесным волокнам. Анизотропными (и притом неоднородными) являются синтетические материалы, применяемые в самолетостроении дельта-древесина, авиафанера, текстолит и др. Анизотропией упругих свойств обладают кристаллы и некоторые горные породы. Разными авторами отмечалась и исследовалась анизотропия бетона. [c.10]
Изготовление фанеры склеиванием из нескольких нечетных слоев значительно увеличивает ее прочность, которая определяется гл. обр. способностью древесины оказывать сопротивление растягивающим и срезывающим усилиям, а также ее модулем упругости. В связи с тем, что крепость на растяжение вдоль волокон (по данным Forest Produ ts Laboratory, Мэдисон, США) до 20 раз выше, чем поперек их, и что модуль упругости в первом случае также в 15 —20 раз больше, а прочность на срезывание, наоборот, перпендикулярно волокнам значительно больше, чем вдоль, необходимо искусственно парализовать этот недостаток древесины и придавать готовой фанере возможно однородную сопротивляемость по всем направлениям. Путем перекрестного расположения волокон в переклейке удается избежать этих дефектов и уравнять свойства древесины. в обоих направлениях—как вдоль, Так и поперек. Кроме того т. к, древесина не усыхает по длине волокон, а усушка идет по ширине и толщине листа, то вследствие крестообразного расположения направления волокон в переклейке деформация одного листа под влиянием изменения климатич. условий парализуется другим листом, перпендикулярно [c.323]
mash-xxl.info