Строение, основные свойства и применение древесины
Курсовой проект - Сельское хозяйство
Другие курсовые по предмету Сельское хозяйство
?ходит в виде разрыва волокон. Характер разрыва волокон может быть длинноволокнистый или защепистый для древесины с высокой прочностью, и гладкий или раковистый для древесины с малой прочностью.
Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон для всех пород составляет 130 МПа. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.
Прочность древесины при растяжении поперек волокон очень мала и в среднем составляет 1/20 часть предела прочности при растяжении вдоль волокон, т.е. 6,5 МПа. Поэтому древесина почти не применяется в деталях, работающих на растяжение поперек волокон. Прочность древесины поперек волокон имеет значение при разработке режимов резания и режимов сушки древесины. В таблице 2.8 приведена прочность древесины при растяжении вдоль волокон [5].
Таблица 2.8 Прочность древесины при растяжении вдоль волокон
ПородаПредел прочности, МПа, при влажности, 30 и болееЛиственница12596Сосна10379Ель10379Кедр9069Пихта сибирская6751Акация белая176109Береза168126Ясень145109Граб141106Осина12594Бук12392Липа12191Ольха10176Тополь9168
Из данных таблицы 2.8 видно, что при влажности 12 % наибольший предел прочности при растяжении имеет акация белая, а наименьшую пихта сибирская. При влажности 30 % и более наибольшей прочность при растяжении обладает береза, а наименьшей пихта сибирская.
Прочность древесины при сжатии. Испытание древесины на сжатие вдоль волокон является наиболее распространенным. Это объясняется простотой приложения нагрузки, а также и тем, что древесина оказывает большое сопротивление сжатию волокон.
Для испытания на сжатие используют образец в форме прямоугольной призмы с основанием 2020 мм и высотой (вдоль волокон) 30 мм (рисунок 2.4).
Рисунок 2.4 Образец для испытания на сжатие вдоль волокон
Средняя величина предела прочности для всех пород составляет 50 Мпа (при влажности 12 %). Прочность древесины при сжатии поперек волокон ниже, чем вдоль волокон примерно в 10 раз. В таблице 2.9 приведена прочность древесины при сжатии вдоль волокон [6].
Таблица 2.9 Прочность древесины при сжатии вдоль волокон
ПородаПредел прочности при влажности, 30 и болееЛиственница64,525,5Сосна48,521,0Пихта сибирская39,017,5Граб60,026,5Ясень59,032,5Бук55,526,0Липа45,524,0Ольха44,023,5Осина42,519,0Ель44,519,5Кедр42,018,5Акация белая75,541,5Клен59,528,0Дуб57,531,0Орех грецкий55,024,0Береза55,022,5Вяз48,025,0Тополь39,018,0
Из данных таблицы 2.8 видно, что наибольший предел прочности при сжатии вдоль волокон при влажности 12 % имеет акация белая, а наименьший тополь и пихта сибирская. При влажности 30 % и более наибольшей прочностью обладает акация белая, а наименьшей пихта сибирская.
Прочность древесины при статическом изгибе. Испытания проводят на образцах прямоугольного сечения размером 2020300 мм. Образец располагают на опорах и нагружают двумя нажимными ножами (рисунок 2.5)
Излом может быть защепистым, что свидетельствует о высоком качестве древесины, и гладким с небольшими тупыми выступами у древесины низкого качества. В среднем для всех пород прочность при изгибе составляет 100 МПа, т.е. в 2 раза больше предела прочности при сжатии вдоль волокон.
Кроме обычного поперечного изгиба, когда волокна древесины направлены вдоль оси бруска, встречаются случаи работы древесины на изгиб, когда волокна ее направлены поперек оси бруска.
Рисунок 2.5 Схема испытания древесины на статический изгиб
Предел прочности на изгибе в последнем случае составляет 4-5 % от предела прочности при обычном изгибе. В таблице 2.10 представлены данные по прочности древесины при статическом изгибе [6].
Таблица 2.10 Прочность древесины при статическом изгибе
ПородаПредел прочности, МПа, при влажности, 30 и болееЛиственница111,561,5Сосна86,049,5Ель79,544,0Кедр73,542,5Пихта сибирская68,540,5Акация белая158,097,5Граб137,073,5Ясень123,074,5Клен120,077,5Орех грецкий110,060,5Береза109,559,5Бук108,564,5Дуб107,568,0Вяз95,559,0Липа88,054,0Ольха80,549,5Осина78,045,5Тополь69,040,5
Из данных таблицы 2.10 видно, что при влажности 12, 30 % и более наибольшей прочностью при статическом изгибе обладает акация белая, а наименьшей пихта сибирская и тополь.
Прочность древесины при сдвиге. При испытаниях на сдвиг к образцу прикладываются две равные и противоположно направленные силы, вызывающие разрушение в параллельной им плоскости. Различают три случая сдвига (рисунок 2.6): скалывание вдоль и поперек волокон, и перерезание.
Рисунок 2.6 Случаи сдвига древесины: а скалывание вдоль волокон; б скалывание поперек волокон; в перерезание поперек волокон
Скалывание вдоль волокон одно из важнейших механических свойств древесины. Для испытания на скалывание вдоль волокон используют образец, форма и размеры которого показаны на рисунке 2.7. В образце измеряют ширину b и длину l площади скалывания, после чего он устанавливается в специальном приспособлении и доводится до разрушения.
Прочность при скалывании вдоль волокон составляет 1/5 часть прочности при сжатии вдоль волокон. У лиственных пород, имеющих широкие сердцевинные лучи (бука, дуба, граба), скалывание по тангенциальной плоскости на 10-30 % выше, чем скалывание по радиальной плоскости.
Рисунок 2.7 Образец для испытания древесины на скалывание вдоль волокон
Предел прочности при скалывании поперек волокон примерно в 2 раза меньше предела прочности при скалывании вдоль волокон. Прочность древесины при перерезании