Механические свойства древесины

Древесина как конструкционный материал характеризуется определенным комплексом механических свойств (прочность, твердость, деформируемость, ударная вязкость), которые определяются в лабораторных условиях путем проведения испытаний на растяжение, сжатие, изгиб и сдвиг. Механические свойства зависят от влажности древесины: они ухудшаются с увеличением связанной (гигроскопической) влаги. При повышении влажности выше точки насыщения волокон (30%) прочность древесины практически не уменьшается. Как правило, результаты испытаний пересчитываются на 12%-ную влажность.

Прочность - это способность древесины сопротивляться разрушению под действием внешних сил. Количественной характеристикой прочности является предел прочности, который определяется по формуле

<7 = ^, (116)

ab

где Ртах - максимальная нагрузка, которую выдерживает образец до разрушения; а и b - размеры поперечного сечения образца.

В связи с волокнистым строением древесина обладает анизотропностью веществ. Так, прочность при растяжении поперек волокон в среднем для всех пород составляет примерно 1/20 от прочности при растяжении вдоль волокон.

В табл. 19 приведены значения предела прочности при растяжении поперек и вдоль волокон ряда хвойных и лиственных пород.

Таблица 19. Прочность хвойных и лиственных пород при растяжении поперек и вдоль волокон___________________________________________________________

Порода

Предел прочности, кг/см , при растяжении

Предел прочности, кг/см", при влажности

радиальном

тангенциальном

15%

30% и более

Сосна

52

33

1010

790

Ель

48

30

1005

790

Лиственница

54

48

1225

965

Кедр

41

26

885

695

Пихта

39

27

655

515

Ясень

87

67

1390

1095

Бук

121

79

1180

925

Граб

128

78

1345

1060

Береза

108

60

1610

1265

Осина

69

43

1200

945

Ольха

70

55

965

760

Липа

80

46

1160

910

Хвойные породы по сравнению с лиственными имеют более низкую прочность как при радиальном, так и при тангенциальном растяжении.

На прочность при растяжении сильное влияние оказывают особенности строения древесины: отклонения от правильного расположения волокон приводит к заметному уменьшению прочности.

Предел пропорциональности при растяжении вдоль волокон для древесины хвойных пород (лиственница, сосна, пихта) составляет 0,83 от величины предела прочности; для лиственных кольцесосудистых пород (дуб, ясень) - 0,70.

При растяжении вдоль волокон степень вляиния влажности на прочность зависит от породы древесины (см. табл. 19). Разрушение происходит в виде разрыва тканей: при высокой прочности разрыв длинноволокнистый или защепистый, при низкой прочности - почти гладкий или раковистый.

Ударная вязкость древесины (а, Дж/см2) определяется по формуле д

a=-h’ <117> где А - работа, затраченная на разрушение, Дж; п - ширина образца, см; h - высота образца, см.

Ударная вязкость лиственных пород превышает таковую для хвойных пород: мягких - в 1,5 раза, твердых - в 2,5 раза.

Твердость древесины играет большую роль при обработке ее режущими инструментами, скреплении гвоздями (тара, строительные блоки), при работе на истирание (деревянные полы и настилы, паркет). Значения твердости зависят от поверхности измерения: торцовой, радиальной и тангенциальной. Наибольшую твердость имеет торцовая поверхность (22 — 97 МПа в зависимости от породы, влажность 12%). Твердость радиальной и тангенциальной поверхностей на 30 — 40% меньше твердости торцовой поверхности. Рост влажности приводит к уменьшению твердости.

К технологическим свойствам древесины относятся:

  • ? обрабатываемость резанием, сопротивление истиранию;
  • ? способность к загибу, склеиванию и окрашиванию;
  • ? способность удерживать гвозди и другие металлические крепления.

Они зависят от объемной массы, влажности, анатомического строения древесины.

Обрабатываемость резанием (пилением, строганием, долблением и сверлением) зависит от твердости древесины и степени чистоты поверхности: твердая и плотная древесина обрабатывается легче и чище, чем мягкая. Чем выше влажность древесины, тем труднее она обрабатывается: чисто обработать поверхность влажной древесины практически невозможно. На мягкой древесине (ива, тополь, осина, липа) часто остаются царапины и вмятины.

Сопротивление истиранию зависит от направления волокон, объемной массы, твердости и влажности древесины. Сопротивление истиранию с торца значительно больше, чем с боковой поверхности. С повышением объемной массы и твердости сопротивление истиранию возрастает; при увеличении влажности - уменьшается.

Способность древесины удерживать гвозди, шурупы и другие крепления имеет большое значение как в строительстве, так и при сборке мебели и зависит от породы, направления волокон, объемной массы и влажности древесины. Поперек волокон она на 25% выше, чем вдоль волокон. При высыхании древесины ее способность удерживать крепление снижается вследствие уменьшения упругости волокон. Удерживающая способность древесины твердых пород в несколько раз выше мягких.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >