Работа древесины на растяжение

Работа древесины на растяжение, сжатие и поперечный изгиб.

Предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон в стандартных чистых образцах высок для сосны и ели, он в среднем равен 100 МПа. Модуль упругости Е0=110000-120000 кг/см2. Наличие сучков и косослоев значительно снижает сопротивление древесины растяжению. При разрыве поперёк волокон предел прочности в 12 – 17 раз меньше, чем вдоль волокон. Это связано с анизотропностью древесины. Испытание стандартных образцов на смятие вдоль волокон дают значение предела прочности в 2-2.5 раза меньше, чем при растяжении. Для сосны и ели при влажности 12% — предел придел прочности на сжатие в среднем составляет 40МПа, а модуль упругости вдоль волокон примерно такой же, как при растяжении. На работу древесины при сжатии пороки оказывают значительно меньшее влияние, чем при растяжении. Работа сжатых элементов конструкции более надёжна, чем растянутых. Поэтому широкое применение получили металлодеревянные конструкции, имеющие растянутые элементы из стали (нижние пояса ферм, растянутые раскосы) и сжатые, сжатые изгибаемые элементы из древесины. Предел прочности древесины при поперечном изгибе занимает промежуточное положение между прочностью нам растяжение и сжатие, в среднем он составляет 75Мпа (при влажности 12%). Что касается модуля упругости, то он примерно такой же, как при сжатии, так и при растяжении. Здесь влияние сучков и косослоев значительно, поскольку при изгибе имеется растянутая зона. Влияние пороков в брёвнах при работе на изгиб меньше, чем в пиломатериалах, поскольку в брёвнах отсутствует выход на кромку перерезанных при распиловке волокон, а так же нет отщеплений волокон в их присучковом косослое. Можно выделить 3 стадии работы древесного элемента при поперечном изгибе:

1) h1=h2, δ-<δ+ — здесь определение краевого напряжения древесины при изгибе по формуле Навье δ=M/W соответствует линейному распределению напряжений по высоте сечения и это действительно в пределах небольших напряжений.

2) h1>h2, δ+>δ- — на второй стадии при дальнейшем росте нагрузки и увеличении кривизны эпюры, эпюра сжимающих напряжений примет криволинейный характер, а нейтральная ось сдвинется в сторону растянутой кромки сечения, при этом фактическое краевое напряжение сжатия меньше, а напряжение растяжений больше величины по формуле.

3) h1>>h2, δ+>>δ- В третьей стадии проходит разрушение деревянного элемента. В стадии разрушения сначала в сжатой зоне происходит разрыв наружных волокон. Волокна древесины сжатой зоны теряют устойчивость.

В древесине различают смятие вдоль волокон, поперёк волокон и под углом к ним. Прочность древесины на смятие вдоль волокон мало отличается от прочности на сжатие вдоль волокон и современные нормы не делают между ними различий. Смятию древесины поперёк волокон древесина сопротивляется слабо. Это связано со строением древесины, из-за трубчатого строения смятие древесины поперёк волокон характеризуется значительными деформациями. После сплющивания и разрушения стенок клеток происходит уплотнение древесины. Уменьшение деформации и соответственно сопротивления сжимаемого образца увеличивается. О работе на смятие поперёк волокон древесины главным образом судят по значению допустимых в эксплуатации деформаций. Здесь велико значение фактора времени. Предельным здесь является напряжение при условном пределе пропорциональности. Этот придел минимален при смятии по всей поверхности, максимален при смятии на части длины и ширены. Среднее значение предела пропорциональности соответствует смятию на части длины. Это связано с поддержкой сжимаемой площадки соседними незагруженными участками. Т.е. сопротивление тем выше, чем уже сжимающий штамп.

Что касается работы древесины на смятие под углом к волокнам, то её сопротивление при этом возрастает с уменьшением угла. Это можно показать на диаграмме. Из диаграммы видно, что максимальное сопротивление древесина имеет при смятии вдоль волокон (при 0о). Сопротивление древесины на смятие под углом к волокнам определяют по формуле:

Термин «скалывание» древесины означает разрушение материала в результате сдвига одной части материала относительно другой (той же самый срез)

Термин «раскалывание» древесины означает разрушение материала от действия растягивающих усилий, направленных перпендикулярно волокнам древесины.

Стандартный образец для определения временного сопротивления (предела прочности древесины при растяжении вдоль волокон).

Предел прочности древесины про растяжении вдоль волокон в стандартных образцах (влажность 12%) высок: для сосны и ели 100 МПа 1000 кг/см2.

Модуль упругости 11-14 ГПа (110000 МПа-140000 кг/см2). Наличие сучков и косослоя значительно снижает сопротивление растяжения. Опасны сучки на кромках (при размере сучка  ширины – предел прочности = 27% предел прочности стандартных образцов). При ослаблении отверстиями и врезкой прочность снижается больше чем при расчете по Fнт. При разрыве поперек волокон вследствие анизотропности строения древесин предел прочности в 12-17 раз меньше, чем при растяжении вдоль волокон (большое влияние косослой – усилие направлено под углом к волокнам).

Диаграмма работы сосну на растяжение.

При испытании на сжатие вдоль волокон предел прочности в 2-2,5 разаменьше чем при растяжении. Для сосны и ели при влажности 12% σвр=40 МПа, а модуль упругости такой же, как при растяжении. При сучков  ширины элементе прочность 60 – 70 %. Кроме того, в ДК размеры сжатых элементов назначаются из работы на продольных изгибах, т. е. при пониженном направлении, а не из расчета на прочность. Поэтому работа сжатых элементов больше, чем растянутых. Эти объясняется применение металлодеревянных конструкций. Растянутые элементы –м/к, сжатые ДК.

При поперечном изгибе значение предела прочности занимает промежуточное положение между прочностью на сжатие и растяжение σвр=75 МПа, модуль упругости тот же. Поскольку при изгибе есть растянутая зона влияние сучков и косослоя значительно.

Фактическое краевое напряжение сжатия меньше, а напряжение растяжения больше вычисленных по формуле  

Опыты и теоретические исследования показывают, что условный предел прочности при изгибе зависит от формы поперечного сечения

С увеличением сечения предел прочности снижается.

Все эти факторы учитываются в расчете введения коэффициента

к R

Стандартный образец для определения σвр при изгибе

Работа древесины на смятие, скалывание и раскалывание.

Различают смятие вдоль волокон, поперек и под углом. Существующие нормы не делают различия между сжатием вдоль волокон смятием вдоль волокон. Смятию поперек волокон древесина сопротивляется слабо. Смятие поперек волокон характеризуется в соответствии с трубчатой формой волокон значительными деформациями сминаемого элемента. После сплющивания и разрушения стенок клеток происходит уплотнение древесины, уменьшение деформаций и рост сопротивления сминаемого образца.

В отличие от ранее рассматриваемых случаев судить о работе древесины на смятие поперек волокон приходится главным образом по значению допустимых в эксплуатации (с учетом фактора времени) деформаций.

За нормируемый предел принимают напряжение при некотором условном пределе пропорциональности. Этот предел имеет наименьшее значение при смятии по всей поверхности, среднее значение при смятии на части длины и максимальное при смятии на части длины и ширины.

При смятии под углом значение σпр возрастает с уменьшением угла.

Скалывание

Может происходить в плоскости, параллельной волокнам, в направлении вдоль волокон, поперек волокон и под углом к ним.

Предел прочности σск вдоль волокон 6-7 МПа. Сопротивление скалыванию поперек волокон и под углом к волокнам меньше, чем вдоль волокон. Ка показывают следования скалывающие напряжения распределяются по длине площадки скалывания неравномерно. Средний предел прочности уменьшается с увеличением длины площадки скалывания и зависит от отношения длины lск к плечу e приложенных скалывающих сил, а также наличия приложенных сил Q препятствует раскалыванию.

V лекция

Стандартный образец для определения временного сопротивления (предела прочности древесины при растяжении вдоль волокон).

Предел прочности древесины про растяжении вдоль волокон в стандартных образцах (влажность 12%) высок: для сосны и ели 100 МПа.

Модуль упругости 11-14 ГПа. Наличие сучков и косослоя значительно снижает сопротивление растяжения. Опасны сучки на кромках (при размере сучка ширины – предел прочности составляет 27% предела прочности стандартных образцов). При ослаблении отверстиями и врезкой прочность снижается больше чем при расчете по Fнт. При разрыве поперек волокон вследствие анизотропности строения древесин предел прочности в 12-17 раз меньше, чем при растяжении вдоль волокон (большое влияние косослоя, усилие направлено под углом к волокнам).

Диаграмма работы сосны на растяжение.

При испытании на сжатие вдоль волокон предел прочности в 2-2,5 разаменьше чем при растяжении. Для сосны и ели при влажности 12% σвр=40 МПа, а модуль упругости такой же, как при растяжении. При наличии сучков ширины элемента прочность при сжатии 60 – 70 %. Кроме того, в ДК размеры сжатых элементов назначаются из работы на продольный изгиб, т. е. при пониженном направлении, а не из расчета на прочность. Поэтому работа сжатых элементов более надежна, чем растянутых. Эти объясняет применение металлодеревянных конструкций. Растянутые элементы –м/к, сжатые ДК.

При поперечном изгибе значение предела прочности занимает промежуточное положение между прочностью на сжатие и растяжение σвр=75 МПа, модуль упругости тот же. Поскольку при изгибе есть растянутая зона влияние сучков и косослоя значительно.

Опыты и теоретические исследования показывают, что условный предел прочности при изгибе зависит от формы поперечного сечения

Фактическое краевое напряжение сжатия меньше, а напряжение растяжения больше вычисленных по формуле

С увеличением высоты сечения предел прочности снижается.

Все эти факторы учитываются в расчете введения коэффициента к расчетному сопротивлении.

Стандартный образец для определения σвр при изгибе

Работа древесины на смятие, скалывание и раскалывание.

Различают смятие вдоль волокон, поперек и под углом. Существующие нормы не делают различия между сжатием вдоль волокон смятием вдоль волокон. Смятию поперек волокон древесина сопротивляется слабо. Смятие поперек волокон характеризуется в соответствии с трубчатой формой волокон значительными деформациями сминаемого элемента. После сплющивания и разрушения стенок клеток происходит уплотнение древесины, уменьшение деформаций и рост сопротивления сминаемого образца.

В отличие от ранее рассматриваемых случаев судить о работе древесины на смятие поперек волокон приходится главным образом по значению допустимых в эксплуатации (с учетом фактора времени) деформаций.

За нормируемый предел принимают напряжение при некотором условном пределе пропорциональности. Этот предел имеет наименьшее значение при смятии по всей поверхности, среднее значение при смятии на части длины и максимальное при смятии на части длины и ширины.

При смятии под углом значение σпр возрастает с уменьшением угла.

Скалывание

Может происходить в плоскости, параллельной волокнам, в направлении вдоль волокон, поперек волокон и под углом к ним.

Предел прочности σск вдоль волокон 6-7 МПа. Сопротивление скалыванию поперек волокон и под углом к волокнам меньше, чем вдоль волокон. Как показывают исследования скалывающие напряжения распределяются по длине площадки скалывания неравномерно. Средний предел прочности уменьшается с увеличением длины площадки скалывания и зависит от отношения длины lск к плечу ℮ приложенных скалывающих сил, а также наличия приложения сил Q препятствующих раскалыванию.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #