Механические свойства древесины
Механические свойства древесины отражают ее поведение при применении различного типа нагрузок либо каких либо иных механических воздействий. Они определяют возможность применения древесины в качестве конструкционного материала, также влияют на технологические процессы ее переработки. А именно, механические свойства древесины оказывают сильное воздействие на процессы размола древесины и переработки ее в щепу, определяют возможность применения древесины для производства дефибрерной и рафинерной древесных масс и термомеханической массы. К механическим свойствам древесины относят прочность древесины, т.е. способность сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок, идеформативность древесины — способность изменять свои размеры и форму при механических действиях.
Анизотропный характер структуры древесины обусловливает необходимость измерения механических свойств древесины по трем основным направлениям. К более часто определяемым прочностным показателям относятся пределы прочности при сжатии и растяжении вдоль и поперек волокон, пределы прочности при статическом изгибе и при скалывании. Деформационные характеристики древесины (модули упругости и сдвига, коэффициенты поперечной деформации и другие) определяют, измеряя упругие деформации древесины при растяжении, сжатии и изгибе. К механическим свойствам древесины относят также ряд эксплуатационных и технологических свойств, связанных с прочностью и деформативностью древесины, например, таких как ударная вязкость (способность древесины поглощать энергию при ударе без разрушения) и твердость (способность сопротивляться вдавливанию тела из более твердого материала).
На механические свойства древесины влияют ее плотность, содержание влаги в клеточных стенках, температура, действие химических веществ, излучения и так называемые пороки древесины (сучки, трещины, крень, гниль и др.). Плотность древесины разных пород связана с механическими свойствами степенными функциями типа S = крn, где S — определяемый показатель, к и n — постоянные, р — относительная плотность при данном уровне влажности древесины.
В эмпирических уравнениях для твердости поверхностей поперечных и продольных разрезов древесины степенной показатель и ~ 2,25, что указывает на сильное влияние плотности. Отечественные породы по твердости поверхности поперечного разреза (торцовая твердость) при влажности 12% можно поделить на: мягкие (твердость 40 Н/мм2 и менее) — ель, пихта, сосна, тополь, осина; твердые (41...80 Н/мм2) — лиственница, береза, дуб, бук; очень твердые (более 80 Н/мм2) — акация, граб, дуб араксинский, береза железная. Можно отметить, что эти группы согласуются с делением древесных пород по плотности.
Лиственные породы в РФ разделяют на две группы — мягколиственные и твердолиственные. Твердость древесины хвойных пород, за небольшими исключениями, невелика. Это объясняет, почему в научно-технической литературе на английском языке терминами мягкая древесина и твердая древесина обозначают древесину хвойных пород и древесину лиственных пород, соответственно. Повышенная твердость древесины ряда лиственных пород препятствует получению из них качественных волокнистых полуфабрикатов механическими и термомеханическими способами.
Набухание в воде клеточных стенок изменяет механические свойства древесины: происходит понижение показателей прочности и модулей упругости, уменьшается твердость древесины и т.д. Повышение температуры понижает прочностные свойства древесины. Деформативность древесины может сравнительно резко изменяться при изменении температуры, что связано с переходами компонентов клеточной стенки из одного релаксационного состояния в иное. На температуры переходов сильно влияет присутствие воды, приводящее к их значительному снижению, что используют при производстве термомеханической массы, древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит.
Загрузка ...