Определение предела прочности при скалывании вдоль волокон

 

9.1 Цель и содержание работы

 

Целью работы является ознакомление с методом определения предела прочности при скалывании вдоль волокон.

Содержание работы:

- изучение метода;

- определение предела прочности;

- обработку результатов и формулирование выводов.

 

Краткая теория

 

В конструкциях и изделиях древесина часто работает на скалывание вдоль волокон.

Прочность при скалывании вдоль волокон древесины лиственных пород примерно в 1,6 раза выше, чем древесины хвойных пород. При тангенциальном скалывании прочность древесины лиственных пород на 10…30 % выше, чем при радиальном; это превышение тем больше, чем лучше развиты в древесине сердцевинные лучи (граб, бук). У древесины хвойных пород прочность на скалывание в обоих случаях примерно одинакова: в среднем для всех пород предел прочности при скалывании вдоль волокон составляет примерно 1/5 от предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Испытание на скалывание проводят на образце, форма и размеры которого показаны на рисунке 9.1.

а) б)

а - скалывание по тангенциальной плоскости; б - скалывание по радиальной плоскости

Рисунок 9.1- Образец для испытаний на скалывание

К образцу прикладывают две равные и противоположно направленные силы, вызывающие разрушение в параллельной им плоскости.

Предел прочности τ_w, Па, вычисляют по формуле

(9.1)

где P_max – максимальная нагрузка, Н;

b – толщина образца, м;

l – длина плоскости скалывания, м.

Примерные значения прочности древесины при скалывании вдоль волокон приведены в таблице 9.1.

 

Таблица 9.1 – Прочность древесины при скалывании вдоль

волокон при влажности 12% (Центральные районы Европейской

части России)

Порода	Предел прочности, МПа, при скалывании
В радиальной плоскости	В тангенциальной плоскости
Сосна Ель Дуб Береза Осина Вяз Ясень	7,4 7,3 7,7 8,7 5,9 8,9 13,7	7,9 7,3 9,0 11,6 7,7 9,5 13,8

 

Аппаратура и материалы

 

При выполнении работы применяют: испытательную машину Р-5, штангенциркуль, весы с точностью измерения не менее 0,01 г, сушильный шкаф, образцы древесины. Годовые слои на торцовых поверхностях должны быть параллельны одной паре противоположных граней и перпен­дикулярны другой. Смежные грани должны быть выполнены под прямым углом. Отклонения от номинальных размеров образца допускаются не более ±0,5мм.

Образцы не должны иметь видимых пороков и дефектов.

Образцы изготавливают так, чтобы плос­кость скалывания была тангенциальной. Высота образца должна быть в направлении вдоль волокон древесины.

Для уменьшения искажающего влияния трения используют приспособление с подвижной планкой на роликовых опорах (рисунок 9.2)

1 – корпус; 2 – пружина; 3 – ролик; 4 – подвижная планка; 5 – нажимная призма; 6 – образец; 7 – подвижная опора; 8 – прижимное устройство

 

Рисунок 9.2 – Приспособление для испытания на скалывание древесины вдоль волокон

Порядок проведения работы

 

Нумеруют полученный образец двумя большими буквами, характеризующими фамилии студентов, выполняющих совместно эту работу;

- определяют породу древесины, используя определитель пород;

- измеряют штангенциркулем толщину образца b и длину скалывания l;

- устанавливают скорость нагружения машины – 4 мм/мин;

- устанавливают на штанге маятника сменные грузы А…Б;

- устанавливают приспособление с образцом на опорной плите машины, снабженной шаровой опорой;

- включают машину и доводят нагружение до разрушения образца;

- снимают по шкале «Б» нагрузку Р_max с точностью до цены деления шкалы;

- определяют характер разрушения;

- определяют влажность образца весовым методом;

- результаты заносят в табл. 9.2.

 

Таблица 9.2 – Протокол испытаний при скалывании вдоль волокон

Маркировка образца	Порода	Скорость нагружения, мм/мин	Размеры площади скалывания, мм	Максимальная нагрузка, Рmax, Н	Влажность, W%	Предел прочности, МПа	Характер разрушения
b	l	τw	τ12

 

Обработка результатов

 

Определяют по формуле 9.1 предел прочности;

- определяют по формуле 6.2 предел прочности при нормализованной влажности;

- формулируют выводы.

 

9.6 Контрольные вопросы

1. Метод определения прочности древесины при скалывании вдоль во­локон?

2 Влияние породы на величину прочности древесины при скалывании вдоль волокон

3 Влияние влажности на величину прочности древесины при скалывании вдоль волокон