Методы определения механических характеристик древесины при сдвиге часть 1

Наибольший интерес представляют методы определения механических характеристик при сдвиге в плоскостях, параллельных волокнам, так как в этих плоскостях наиболее резко выражена анизотропия упругих и прочностных свойств древесины. Характеристики прочности древесины при сдвиге в этих плоскостях определяют преимущественно из опытов на скалывание вдоль волокон. Анализ методов испытания древесины на скалывание дан в работе Белянкина.

В специальное приспособление для испытаний помещают образец с целью получения предела прочности при скалывании. Новый стандарт вносит ряд совершенств в метод испы­таний: уменьшаются силы трения, действующие по левой грани образца, обеспечивается определенное усилие прижима подвижной опоры к правой грани за счет специального устройства. Однако это не может устранить влияние большинства косвенных факторов, искажающих результаты испытаний.

Во-первых, необходимо получить в результате испытаний предел прочности древесины при сдвиге. Но в рабочей части образца возникает напряженное состояние, сильно отличаю­щееся от плоского напряженного состояния чистого сдвига. Если из объема рабочей части выделить элементарный параллелепипед, можно обнаружить, что по его граням кроме касательных действуют нормальные напряжения.

Во-вторых, напряженное состояние в рабочей части образца крайне неоднородно, а согласно стандартному методу предусматривается равномерное распределение касательных напряжений по плоскости скалывания.

В-третьих, объем рабочей части образца, в котором возможно разрушение, очень мал (1,5—2 см3) по сравнению с объемом рабочей части образца при других видах механических испытаний. Поэтому данные, полученные по ГОСТ 16483.5, не могут быть сопоставимы с результатами этих испытаний. Так, объем рабочей части образца, применяемого согласно стандартному способу для испытаний на растяжение вдоль волокон, превышает объем рабочей части образца по ГОСТ 16483.5 в 3,6 раза; на растяжение поперек волокон— в 6,8 раза, на сжатие—в 6 раз, на статический изгиб — в 16 раз.

В-четвертых, силы трения, действующие по граням, влияют на результаты опытов.

Анализируя влияние перечисленных косвенных факторов на окончательные значения предела прочности при скалывании, можно отметить, что влияние одних факторов приводит к занижению этих значений, а других — к их повышению. Безусловно, наличие нормальных напряжений в расчетном сечении и неоднородность напряженного состояния в отдельных точках рабочей части образца способствуют снижению опытных значений предела прочности. Полученные значения нельзя считать пределом прочности при сдвиге, так как в рабочей части образца мы не можем создать однородное напряженное состояние чистого сдвига.

Довольно существенно влияет на результаты опытов масштабный фактор. Чтобы результаты определения предела прочности при скалывании были сопоставимы с результатами определения предела прочности при других видах механических испытаний, рабочий объем образца должен быть примерно в 6—10 раз больше, чем образца согласно ГОСТ 16483.5. Благодаря наличию очень малого объема, в котором возможно разрушение, существенно снижается вероятность разрушения при скалывании, что приводит к завышению опытных значений предела прочности.

Определенное завышение предела прочности в процессе испытания вызывают и силы трения, возникающие на гранях. Исследования, проведенные Тулузаковым, показали, что предел прочности древесины сосны при чистом сдвиге больше предела прочности при скалывании вдоль волокон на 20% (плоскость ТА) и на 32% (плоскость RA). Объем рабочей части образца, используемого при испытании на чистый сдвиг, примерно в пять раз больше, чем объем рабочей части образца, применяемого при испытании на скалывание вдоль волокон. Опыты на скалывание вдоль волокон В. В. Тулузаков проводил согласно ГОСТ 14496 без применения устройства для уменьшения сил трения на грани.

Как было сказано, при одинаковых условиях испытания образцов различных объемов образцу с наибольшим объемом (образец для испытания на чистый сдвиг) должно отвечать наименьшее значение предела прочности.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Copyright © 2017 Современные технологии обработки древесины. All Rights Reserved.
При использовании материалов сайта гиперссылка на www.technologywood.ru обязательна.