Прочность древесины. Таблица прочности древесины разных пород |
Наравне с жесткостью, упругостью и твердостью, такой показатель древесины как прочность является одной из главных характеристик механических свойств дерева. Говоря простыми словами, прочностью древесины называют ее способность оказывать сопротивление разрушению при механических воздействиях.
Сравнительно с многими строительными материалами, прочность древесины считается высокой. Но и ее не нужно переоценивать – у каждой породы дерева своя прочность. К тому же, этот показатель во многом зависит от влажности, состояния, возраста дерева.
Итак, под прочностью древесины подразумевают сопротивляемость этого материала механическому воздействию. Это давление, под нагрузкой которого образец материала начинает разрушаться и деформироваться. Логично, что данная характеристика во многом будет зависеть не только от породы, но и от направленности этого давления.
Предел прочности у каждой породы дерева свой.
Его вычисляют способом сложных длительных тестов и исследований, учитывающих множество параметров. Что входит в эти параметры:
— сжатие
— изгиб
— растяжение
— скалывание
— связанная влага
— воздействие продолжительных нагрузок
— наличие дефектов древесины и пр. параметры
Давайте более подробно рассмотрим основные из них
Прочность древесины на изгиб
Этот параметр вычисляется, когда на противоположные края образца прикладывается сила, направленная к центру образца. Прочность древесины на изгиб будет зависеть от влажности и породы материала. Практически во всех случаях прочность древесины при изгибе поперек волокон в два раза ниже, чем при изгибе вдоль них.
Прочность древесины на сжатие
Предел прочности на сжатие древесины – это способность древесины противостоять деформации. Прочность на сжатие определяется при механическом воздействии поперек и вдоль волокон.
При сжатии дерева вдоль волокон предел прочности, как правило, в десять раз больше, чем поперек. Это объясняется тем, что очень сложно зафиксировать момент, когда опытный образец начинает деформироваться, и вычислить точное давление при разрушении.
Прочность древесины на растяжение
Для определения этого параметра древесину растягивают в разных направлениях. Этот показатель при воздействии на материал вдоль волокон в среднем составляет 1100-1400 кгс/см. кв., при растяжении поперек – в двадцать раз меньше. Прочность на растяжение считается слабым местом древесины, поскольку в местах крепления дерево плохо выдерживает нагрузки.
Таблица прочности древесины разных пород на изгиб и сжатие
| Порода древесины | Прочность древесины на изгиб (МПа) | Прочность древесины на сжатие вдоль волокон (МПа) |
| Черная осина | 60 | 35,1 |
| Ольха | 69,2 | 36,8 |
| Липа | 68 | 39 |
| Осина | 76,6 | 37,4 |
| Вяз | 85,2 | 38,9 |
| Клен | 109,7 | 54,0 |
| Ясень | 115 | 51,0 |
| Дуб | 93,5 | 52,0 |
| Пихта | 51,9 | 33,7 |
| Ель | 74,4 | 42,3 |
| Сосна | 79,3 | 43,9 |
| Ильм | 105,7 | 48,6 |
| Лиственница | 97,3 | 51,1 |
| Береза | 99,7 | 44,7 |
Татьяна Кузьменко, член редколлегии Собкор интернет-издания «AtmWood.
Дерево-промышленный вестник»
Таблица твёрдости
Главная \ О паркете \ Механические свойства древесины
Механические свойства древесины
Механические свойства характеризуют способность древесины сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок). Под воздействием внешних сил в древесине нарушается связь между отдельными ее частицами и изменяется форма. Из — за сопротивления древесины внешним нагрузкам в древесине возникают внутренние силы. К механическим свойствам древесины 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
Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. Твердость торцовой поверхность выше тангенциальной и радиальной на 30% у лиственных пород и на 40 % — у хвойных. На величину твердости оказывает влияние влажность древесины. При изменении влажности на 1% торцовая твердость изменяется на 3%, а тангенциальная и радиальная — на 2%.
По степени твердости все древесные породы при 12% — ной влажности можно разделить на три группы:
А) мягкие (торцовая твердость 38,6 МПа и менее) — сосна, ель, кедр, пихта, тополь, липа, осина, ольха,
Б) твердые (торцовая твердость от 338,6 до 82,5 МПа) — лиственница сибирская, береза, бук, вяз, ильм, карагач, клен, яблоня, ясень,
В) очень твердые (торцовая твердость более 82,5 МПа) — акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит.
Таблица прочности и твердости древесины
Порода | Предел прочности, МПа, при: | Торцовая твёрдость, МПа | Ударная вязкость, Дж/м2 | |||
сжатии вдоль волокон | статическом изгибе | скалывании вдоль волокон | ||||
Радиальном | тангенциальном | |||||
Сосна обыкновенная | 49/21 | 86/50 | 7,5/4,3 | 7,3/4,5 | 29/14 | 412002/35316 |
Сосна кедровая | 42/19 | 74/43 | 6,6/4,0 | 7,0/4,3 | 22/11 | 31392/25506 |
Лиственница | 65/26 | 112/62 | 9,9/6,3 | 9,4/5,8 | 44/21 | 51993/43164 |
Ель | 45/20 | 80/44 | 6,9/4,1 | 6,8/4,4 | 26/12 | |
Пихта сибирская | 39/18 | 69/41 | 6,4/4,5 | 6,5/4,2 | 28/13 | 29430/25506 |
Граб | 60/27 | 137/74 | 15,6/8,8 | 19,4/10,4 | 91/54 | 99081/84366 |
Ясень | 59/33 | 123/75 | 13,9/9,4 | 13,4/8,7 | 80/48 | 88290/74556 |
Орех гредский | 55/24 | 110/61 | 11,0/5,9 | 11,6/6,1 | — | 74556/62784 |
Берёза | 55/23 | 110/60 | 9,3/5,0 | 11,2/5,9 | 47/28 | 93195/78480 |
Бук | 56/26 | 109/65 | 11,6/7,0 | 14,5/8,9 | 61/37 | 80442/68670 |
Дуб | 58/31 | 108/68 | 10,2/7,6 | 12,2/9,0 | 68/40 | 76518/64746 |
Вязь | 48/25 | 96/59 | 9,1/6,5 | 10,2/7,3 | 56/34 | 93195/78480 |
Липа | 46/24 | 88/54 | 8,6/5,6 | 8,1/5,0 | 26/16 | 57879/49050 |
Осина | 43/19 | 78/46 | 6,3/3,6 | 8,6/5,0 | 27/16 | 84366/72594 |
75 типов древесины, ранжированных по твердости по Янке [+ Использование]
Что такое шкала твердости древесины по Янке?
Шкала твердости Янка измеряет усилие, необходимое для внедрения стального шарика наполовину в образец древесины.
Мяч имеет диаметр 0,444 дюйма и стреляет с возрастающей силой. Сила в фунтах (или ньютонах, если вы используете метрическую систему), необходимая для того, чтобы подтолкнуть мяч к центру, — это значение Янки, которое вы получите в итоге. Это отличный способ измерить, насколько устойчив кусок дерева к вмятинам и износу. Наша диаграмма твердости древесины Janka показывает, насколько долговечны определенные типы древесины.
Какое дерево самое твердое в мире?
Самая прочная древесина в мире по шкале Янка — Австралийская булоке , которая может выдерживать более 5000 фунтов силы.
Вот список десяти самых твердых пород дерева:
- Австралийский булок : 5060 фунтов f (22 500 Н)
- Барауна (21 000 Н)
- Квебрахо : 4 570 фунт-сила (20 340 Н)
- Guayacan : 4 500 фунтов силы (20 000 Н)
- Gidgee : 4 270 фунтов силы (18 990 Н)
- Snakewood : 3 8090 2 0 9900 фунтов силы (17 000) 0009 Verawood : 3710 фунтов силы (16 520 Н)
- Camelthorn : 3680 фунтов f (16 370 Н)
- Африканское черное дерево : 3670 фунтов силы (16 320 Н)
- : 3,60015 4 фунта силы (16 300 Н)
Какая древесина самая мягкая?
Бальза , используемая в мягких досках для серфинга и музыкальных инструментах, является самой мягкой древесиной в мире.
В нашей диаграмме древесины вот первая десятка, которая занимает самое низкое место по шкале твердости древесины:
- Бальза : 67 фунтов силы (300 Н)
- Павловния : 300 фунтов 09 05 Н ключ Головоломка : 320 фунтов f (1420 Н)
- Пихта европейская : 320 фунтов f (1420 Н) 0020
- Белый атлантический кедр : 350 фунтов f (1560 Н)
- Желтый конский каштан : 350 фунтов f0 009 (1560 Н)
- Сосна белая восточная : 380 фунтов f (1690 Н)
- Сахарная сосна : 380 фунтов f (1695 1010 Морская сосна : 390 фунтов f (1740 Н )
- Сосна западная белая : 420 фунтов f (1870 Н)
Какая древесина самая твердая в Северной Америке?
Из местной древесины Black Ironwood обычно является самой прочной породой древесины, которую можно найти в Америке.
Он находится во Флориде и имеет рейтинг Janka 3660 фунтов силы (16 280 Н). Другие сильные североамериканские леса включают виды гикори, кленов, дубов, грецких орехов и буков. Сосны и тополя, которые массово производятся в Америке, довольно низки по шкале Янки, но они весьма универсальны и полезны.
Как правильно выбрать дерево для работы?
Если вы пытаетесь сделать выбор между кленом и дубом, тополем и сосной или дорогой лиственной древесиной или местной породой дерева, вам может помочь шкала Янки. Например, спросите себя: «Сосна твердая или мягкая древесина, и будет ли она полезна для моего проекта?» Поскольку существует много видов сосны, она может иметь более высокую или более низкую твердость по Янке, в зависимости от породы. Обратите внимание, что в нашей таблице прочности древесины также указано их использование, от напольных покрытий до инструментов.
Существует так много видов дерева ; Воспользуйтесь нашей шкалой твердости твердой древесины, чтобы определить, что подходит для вашего следующего столярного проекта!
Вот PDF-файл для печати с 75 типами древесины, ранжированными по твердости Янки и способами их использования
Эта инфографика была сделана строителями навесов и гаражей в магазине Alan’s Factory.
Вы можете скопировать приведенный ниже код и вставить его на свой веб-сайт.
Автор: AlansFactoryOutlet.com
Алан Бернау-младший
Если вы хотите узнать, сколько стоит построить отдельный гараж, воспользуйтесь нашим простым калькулятором стоимости строительства гаража.
Испытание на прочность различных пород древесины
Испытание на прочность различных пород древесины
com/embed/MBfzDEgfA0I» allowfullscreen=»»/> Если вам просто нужна таблица результатов, вот она
После того, как я построил свой тестер прочности древесины, два коллеги-ютубера предложили мне прислать образцы разных пород дерева. Эти из Питер Коллин, уже обрезанный до нужного размера.
Джон из FarmCraft 101 прислал мне эти образцы. Джон не знал о высокой стоимости почтовых отправлений в Канаду, поэтому просто отправил несколько больших кусков, чтобы вырезать из них образцы. Почта была более 100 долларов США.
У меня также было несколько собственных образцов для подготовки. Раньше у меня был лучший выбор разных пород дерева, но по глупости я не взял с собой свою дровяную заначку на последний ход в 2018 году.
Я обточил все детали до 17х17 мм. Кусочки Петра на самом деле были 20х20 мм, что бы
были лучше для тестирования, но винтовой домкрат с шаговым двигателем в моей машине
надежно приложить только около 250 кг или 550 фунтов. 17×17 мм было больше, чем я мог себе позволить.
еще разбить осколки.
После этого я измерил длину каждого тестового образца, а затем все их взвесил. От этого я работал из плотности по отношению к воде для каждого куска.
Моими денесцентными образцами были осейджский апельсин (0,93), айронвуд (0,93), кизил (0,83), гикори (0,80), Бук (0,76) и клен твердый (0,75).
Наименее плотными образцами были кедр (0,31, 0,36), сосна (0,33), ель (0,33) и липа (0,37).
Все это было для отдельных образцов. Существует значительная разница в плотности между кусочки дерева одной породы.
Тестовый образец загружен в мой тестер. Винтовой домкрат поднимается посередине, и образец удерживаемый круглыми частями с обеих сторон. Расстояние между ними 24,5 см от центра к центру.
Большая шестерня вращается по часовой стрелке шаговым двигателем с маленькой шестерней позади нее. Это навинчивает гайку вниз. Гайка давит на подшипник под ней, толкая резьбовой стержень вверх.
Винтовой домкрат установлен на платформе с четырьмя тензодатчиками для измерения силы.
Это тарировано
с уже установленным винтовым прессом, поэтому нет необходимости регулировать вес домкрата и
шаговый двигатель, которые также поддерживаются тензодатчиками. я сделал
видео об этой тестовой машине
Модуль камеры перед установкой делает снимок в начале каждого теста, а другой после того, как часть не удалась.
Сценарий Python, работающий на Raspberry Pi 3, запускает все. Строка печатается с шагом 0,1 мм. приращение смещения домкрата, показывающее усилие в кг, плюс линия символов «#» на графике действующая сила. также нарисован «+», чтобы показать изменение силы от одного показания к другому. Текущая сила в кг также показана крупной в правом верхнем углу.
Поскольку устройство довольно жесткое и применяет смещение вместо силы, как только древесина
начинает выходить из строя, обычно он не защелкивается полностью. Для дерева достаточно частичной трещины
чтобы согнуть больше и уменьшить часть силы. Как только моя программа увидит падение силы на 10% по сравнению с пиковой,
он считает, что испытательный образец уже достиг своей предельной прочности на разрыв, даже если он еще не достиг
фактически разошлись.
Из предыдущих экспериментов я знал, что большое падение силы
конец, и дальнейшее нажатие не приведет к увеличению силы выше предыдущего пика.
Большинство твердых пород дерева вышло из строя из-за того, что волокна начали рваться на стороне натяжения, хотя задолго до этого график усилия показал, что сама древесина начала поддаваться по мере того, как количество дополнительного усилие на каждые дополнительные 0,1 мм смещения уменьшалось. Для упругой деформации сила должна линейно возрастать с перемещением.
Но некоторые леса просто треснули.
Как только я вошел в рутину, каждый тест занял около 1,5 минут. Большинство тестовых образцов были достаточно длинными, чтобы Я мог бы разбить его в двух местах и получить больше точек данных. Харриет (6 лет) спустилась понаблюдать за какое-то время, но она нашла это довольно скучным. Я воспользовался возможностью послушать подкасты во время выполнения тестов. Этот аппарат является большим шагом вперед по сравнению с наблюдением за числами на напольные весы, как я ранее тестировал
Я начал с 42 пробных образцов, но сделал еще несколько, используя имеющиеся у меня деревянные детали.
валялись, так что у меня было более 50. При двух разрывах каждого куска было около 100 разрывов.
Это «кизил», присланный мне Питером Коллином. Я раньше не слышал о кизиле, но это очень тяжелая, твердая и упругая древесина!
Некоторые из еловых кусочков просто сломались наполовину, а не постепенно. Хотя это более зрелищно, я предпочел, чтобы образцы оставались прикрепленными друг к другу после тест. Менее грязно и легче отслеживать.
Это компьютер, делающий «финальное» изображение после того, как он счел, что часть не удалась. потому что сила упала более чем на 10% от пиковой.
Самые высокие максимальные нагрузки были у Osage Orange (293 кг), Hickory (275 кг). Айронвуд (271 кг),
твердый клен (254 кг), кизил (242 кг), белый ясень (200 кг).
Образец кизила имел максимальное усилие при прогибе 22 мм, в то время как самый прочный твердый клен не выдержал испытания.
при отклонении не более 12 мм. Эта комбинация большого отклонения и большой силы означает, что потребовалось
больше энергии, чтобы сломать кизил.
Так из кизила получилась бы отличная деревянная пружина,
например, для изготовления лука. Я понял, что для лука вам нужна прочная, гибкая и легкая древесина.
Поэтому я добавил столбец в свою электронную таблицу с числами, умножающими максимальную силу, отклонение и максимальную силу,
разделить на плотность. Кизил стал победителем по этому критерию, за ним последовал Osag Orange.
Опять же, глядя на кривые текучести, кизил мог начать пластическую деформацию.
при нагрузке около 80 кг, в то время как пластическая деформация Osag Orange, вероятно, началась при нагрузке около 150 кг.
Таким образом, Osage Orange может быть более долговечным луком. Многократное напряжение до точки пластической деформации
изменяет древесину, что является аспектом, который я не тестировал. Но и кизил, и осейджский апельсин внезапно потерпели неудачу.
и с треском, в отличие от постепенно начинающего раскалываться у Хикори. Я думаю, более постепенно
провал как с Гикори был бы более желателен. Было бы интересно взять типовой лук
образцы древесины и разработать процедуру испытаний, специально предназначенную для проверки способности древесины сохранять
и восстанавливать энергию как пружину, повторяя циклы.
Белый ясень также относительно хорошо показал себя в этом отношении. Неудивительно, что мой папа всегда использовал белый пепел для ручки топора. Гикори даже лучше подходит для рукояток топоров, но там не было деревьев гикори, где мы жили.
Интересно, что все темные леса как будто с треском провалились, то щелкнув, то большая часть древесины выходит из строя сразу, в то время как большая часть светлой лиственной древесины терпел неудачу более постепенно.
Я думаю, что этот внезапный щелчок является нежелательным качеством для стульев. ты не хочешь стул вырваться из-под удара ребенка, поэтому я бы не рекомендовал стулья из темного дерева.
После этого я переключил свой аппарат на жесткий железный стержень вместо заготовки,
и установил биту отвертки Робертсона № 3 поверх моего винтового домкрата. Бит № 3 равен 3/16 дюйма или 4,76 дюйма.
мм кв. Я изменил программное обеспечение, чтобы поднять домкрат, пока он не достигнет 2 кг сопротивления, а затем нажмите
еще 5 мм и измерьте усилие, необходимое для измерения твердости.
я не компенсировал
на изгиб в моем аппарате, так глубина идентификации на самых твердых породах, с усилием в четверть тонны,
может быть всего 3 мм. Но в любом случае это относительная мера.
Общие критерии твердости, «испытание на твердость по Янке», включают измерение силы необходимо втолкнуть стальной шарик диаметром 0,444 дюйма (11,3) мм наполовину в кусок дерева. для более твердой древесины требуются более крупные испытательные образцы и более тонны силы.
На каждой заготовке напрессовал по две дивоты, с разных сторон. Как и ожидалось, тяжелая древесина показала себя намного лучше, чем легкая древесина. Лучшие образцы были Кизил (252 кг), Osag Orange (249 кг), Айронвуд (231 кг), твердый клен (223 кг), вишня (214 кг), и белый ясень (209кг, 206 кг), гикори (196 кг) и бук (189 кг).
Самыми мягкими были кедр (45 кг), сосна (47 кг), ель (55 кг), бассвод (56 кг).
Имея всего несколько образцов, я не могу сказать, что это 100% представитель вида, но это подтвердилось.
мое внутреннее чувство
Эта оценка полезна для таблиц. Чем больше требуется, чтобы протолкнуть дырку в дереве, тем менее грязным со временем станет стол, пол или любая другая мебель.
После того, как я опубликовал эту статью и видео, у меня возникла идея сделать точечный график XY. плотности древесины по сравнению с твердостью, которые я тестировал. Оказывается, моя проверенная твердость коррелирует очень хорошо с силой, необходимой для вдавливания дерева, до такой степени, что вы могли бы просто использовать вес как показатель твердости.
Два выброса в правом нижнем углу, прямо по обе стороны линии 150 кг, представляют собой белый дуб, выброс на противоположной стороне, вверху слева, белый пепел. Такой белый пепел, хотя он немного светлее чем белый дуб, который у меня был, значительно тверже.
Выброс вверху справа — это древесина куста сирени из образца, присланного мне через месяц.
после того, как я провел другие тесты. Сирень очень плотная и твердая древесина, тонет
в воде даже после высыхания.
Но это не практичный вид для большинства вещей, потому что
это из куста, а не из дерева, поэтому нет длинных, широких или прямых кусков. Зерно
на моих образцах сирени не все было ровно, что привело к преждевременному разрыву.
Я думал и экспериментировал с различными методами проверки поперечной прочности волокон, и тот, на котором я остановился, заключался в том, чтобы вставить клин в небольшой паз, вырезанный в дереве, и измерить сколько силы потребовалось, чтобы расколоть дерево.
Для этого метода не требовалось много древесины, так что я мог отрезать несколько пробных заготовок с концов. моих образцов прочности на изгиб. Для некоторых экземпляров у меня действительно не было много дерево, с которым можно играть.
Я обрезал конец резьбового стержня в форме клина с острым концом и полированными сторонами.
в надежде, что трение о дерево не будет большим фактором. Но оказалось,
плоское пятно, образовавшееся на конце моей точки раскола от резьбового стержня неоднократно
врезаться в горизонтальный стальной стержень. Этот таран произошел потому, что для более сильного
куски дерева, с самопроизвольным отказом, внезапный сброс напряжения вызвал мой винт
домкрат, чтобы подпрыгнуть, иногда достаточно далеко, чтобы удариться о стальной стержень!
Плоское место на конце клина может привести к увеличению силы, необходимой, если плоскость место внизу в выемке, которую я вырезал, так как это требует дробления небольшого количества торцевой древесины продолжить раскол. Это добавило некоторую экспериментальную ошибку, хотя я все же нашел результаты полезные и интересные.
Для меня самый интересный результат был, когда я начал делать точечные диаграммы, один балл за каждый тестовый образец.
Слева: разрывная сила изгиба (прочность вдоль волокон) в зависимости от силы раскалывания (прочность
поперек волокон).