Методика проведения испытаний

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ.

Цель работы – определение расчетных сопротивлений древесины при сжатии и местном смятии поперек волокон, скалывании и растяжении вдоль волокон.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

При действии сжимающих нагрузок поперек волокон в большинстве случаев не удается обнаружить разрушения, поэтому ограничиваются определением предела пропорциональности, который принимается за условный предел прочности.

Различают два вида испытаний – на сжатие и местное смятие поперек волокон. При первом виде испытаний нагрузка прикладывается равномерно по всей поверхности образца, а при втором – по всей ширине, но лишь на части длины.

Условный предел прочности при сжатии поперек волокон в среднем для всех пород примерно в 10 раз меньше предела прочности при сжатии вдоль волокон. Предел прочности при местном смятии из-за дополнительного сопротивления изгибу волокон оказывается выше, чем при сжатии по всей поверхности.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

Для испытаний на сжатие изготавливаются образцы в виде прямоугольной призмы основанием 20х20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм при сжатии по всей поверхности и длиной 60 мм при местном смятии (рис. 1).

Рис. 1. Образцы для испытаний на сжатие и местное смятие поперек волокон

У образца для испытания на сжатие измеряется длина b и на половине длины ширина а, с точностью до 0,1 мм. У образца для испытания на местное смятие измеряется с той же точностью только его ширина а, средняя ширина пуансона b = 18 мм.

Для испытаний используется специальное приспособление. Образец нагружают со скоростью 1±0,2 кН/мин. Через каждые 0,2 кН для древесины мягких пород и через 0,4 кН для твердых пород, не прекращая нагружения, измеряют деформацию образца. Испытание продолжается до превышения условного предела прочности, что характеризуется резким увеличением деформации. Показания индикаторов в процессе нагружения образцов заносятся в таблицу.

Рис. 2. Схемы загружения для испытаний на сжатие и местное смятие поперек волокон

 

Нагрузка F_max, соответствующая условному пределу прочности, определяется по диаграмме сжатия поперек волокон как ордината точки, в которой отступление от линейной зависимости между нагрузкой и деформацией достигает такой величины, что тангенс угла, образованного осью нагрузок и касательной к графику F - ΔU, увеличивается на 50% своего значения, соответствующего прямолинейному участку графика, т.е. tgβ / tgα > 1,5 (рис. 9).

 

Форма и размеры образцов на скалывание должны соответствовать рис. 3. Толщину образца и длину скалывания измеряют штангенциркулем по ожидаемой плоскости скалывания с погрешностью не более 0,1 мм.

Образец помещают в приспособление для испытания на скалывание. Подвижную опору подводят до соприкосновения с образцом. Нагрузку на образец передают через нажимную призму с шаровой опорой. Образец нагружают равномерно с постоянной скоростью нагружения или постоянной скоростью перемещения нагружающей головки машины. Скорость должна быть такой, чтобы образец разрушился через (1,0±0,5) мин с момента нагружения. При использовании машины с электромеханическим приводом допускается проводить нагружение образца равномерно со скоростью (4000±1000) Н/мин или проводить испытания при скорости перемещения нагружающей головки испытательной машины 4 мм/мин, при условии достижения предела прочности при скалывании вдоль волокон в указанный интервал времени. Максимальную нагрузку Р измеряют с погрешностью не более 10 %.

Рис. 3. Образец для испытаний на скалывание

 

Образцы для испытаний на растяжение имеют форму плиты длиной 350 мм и шириной 20 мм, с утончением сечения до 4 мм (рис. 4). Все поверхности образцов должны быть гладко остроганы точно под угольник. Годичные слои на торцевых поверхностях образцов должны быть параллельны одной паре противоположных граней и перпендикулярны другой.

 

Рис. 4. Образец для испытаний на растяжение

Испытания проводятся с помощью приспособления, обеспечивающего равномерное приложение усилий по поверхности утолщенной части образца. Образец помещают в захваты так, чтобы часть каждой головки, граничащая с закруглением, оставалась свободной на протяжении 20 - 25 мм, а растягивающая нагрузка совпадала с продольной геометрической осью образца. Скорость испытания должна быть такой, чтобы образец разрушился в течение от 1,5 до 2 мин с момента нагружения. При использовании машин с электромеханическим приводом допускается нагружать образец равномерно со скоростью 15±4 кH/мин или проводить испытание при скорости перемещения одной из нагружающих головок испытательной машины 10 мм /мин.

 

Испытания проводят до разрушения образца. Максимальную нагрузку определяют с точностью до цены деления шкалы силоизмерителя. Результаты испытаний образцов, разрушившихся не по рабочей части, не учитывают.

 

 

ТАБЛИЦА 1.

ПРОТОКОЛ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ СЖАТИИ ПОПЕРЕК ВОЛОКОН

Порода ___________________	Температура воздуха, ОС ___________
Скорость нагружения (кН/мин)__________________	Влажность воздуха, % ___________
Маркировка образца	Размеры поперечного сечения образца, мм	Макс. нагрузка, Fmax, кН.	Влажность, %	Деформация, мм
a	b	U	ΔU

 

Рис. 5. Характер разрушения образцов

 

ТАБЛИЦА 2.

ПРОТОКОЛ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ МЕСТНОМ СМЯТИИ ПОПЕРЕК ВОЛОКОН

Порода ___________________	Температура воздуха, ОС ___________
Скорость нагружения (кН/мин)__________________	Влажность воздуха, % ___________
Маркировка образца	Размеры поперечного сечения образца, мм	Макс. нагрузка, Fmax, кН.	Влажность, %	Деформация, мм
a	b	U	ΔU

 

Рис. 6. Характер разрушения образцов

ТАБЛИЦА 3.

ПРОТОКОЛ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ СКАЛЫВАНИИ ВДОЛЬ ВОЛОКОН

Порода ___________________	Температура воздуха, ОС ___________
Скорость нагружения (кН/мин)__________________	Влажность воздуха, % ___________
Маркировка образца	Размеры поперечного сечения образца, мм	Макс. нагрузка, Fmax, кН.	Влажность, %	Предел прочности, МПа
a	b	R	R12

Рис.7. Характер разрушения образцов

 

ТАБЛИЦА 4.

ПРОТОКОЛ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ ВДОЛЬ ВОЛОКОН

Порода ___________________	Температура воздуха, ОС ___________
Скорость нагружения (кН/мин)__________________	Влажность воздуха, % ___________
Маркировка образца	Размеры поперечного сечения образца, мм	Площадь поперечного сечения А0, см2	Макс. нагрузка, Fmax, кН.	Влажность, %	Предел прочности, МПа
a	b	R	R12

Рис. 8. Характер разрушения образцов