Особенности механических испытаний

 

Определение показателей механических и физических свойств древесины, характеризующих ее как материал, проводят для конкретных насаждений. Эти испытания позволяют учесть для каждой исследуемой породы влияние совокупности лесоводческих факторов на показатели физико-механических свойств чистой (без видимых пороков) древесины. Физико-механические испытания проводят и для установления влияния на свойства древесины технологических процессов ее обработки (сушки, пропитки, пропарки и др.), а также пороков. С целью сопоставимости результатов испытаний они должны выполняться по одной методике; на образцах с базисным поперечным сечением 20´20 мм. Годичные слои на торцевых поверхностях образцов должны быть параллельны одной паре противоположных граней и перпендикулярны другой. Направление волокон должно совпадать с продольной осью образца. Такие образцы позволяют получить показатели свойств древесины как ортотропного материала.

На все виды испытаний действуют стандарты: ГОСТ 16483.21-72; ГОСТ 16483.0-89; ГОСТ 16483.2., ГОСТ 16483.39 и др. Характеристики механических свойств в этой главе, если нет особых указаний, приведены из ГСССД 69-84 и ГСССД-Р-237-87. Там же имеются более подробные данные для большинства отечественных пород из разных районов произрастания.

Существенное влияние на прочность древесины оказывает только связанная вода, содержащаяся в клеточных стенках в промежутках между микрофибриллами.

Уменьшение количества связанной воды увеличивает прочность древесины за счет уменьшения расстояния между микрофибриллами и увеличения сил сцепления между ними.

Наоборот, при увеличении количества связанной, микрофибриллы раздвигаются, что вызывает снижение ее прочности, особенно сильно при влажности 20-25 %. Дальнейшее повышение влажности за предел гигроскопичности (30 %) не оказывает влияния на показатели прочности древесины. При испытаниях показатели древесины приводят к нормализованной влажности равной 12%. В связи с этим влажность образцов должна быть близка к этому показателю.

Для пересчета показателей механических свойств к нормализованной влажности пользуются формулой

 

,                                (21)

 

где B ₁₂ - показатель свойства при влажности 12 %; В _W, - показатель свойства при влажности W в момент испытаний; a - поправочный коэффициент на влажность, показывающий на сколько процентов меняется показатель данного свойства при изменении влажности на 1%.

Для пересчета значений модулей упругости, модулей сдвига и коэффициентов поперечной деформации используют формулу

 

.                                 (22)

 

Можно также для приведения показателей механических свойств B_W (в том числе и деформативности) к влажности 12 % использовать формулу

В ₁₂ = В _W /К                                         (23)

 

или

В ₁₂ = В _W / .                                     (24)

 

Значения входящих в формулы (23) и (24) коэффициентов К и К ₁₂ ^W  в зависимости от плотности древесины и средние значении этих коэффициентов для отдельных групп пород указаны в справочнике. Природная изменчивость древесины приводит к необходимости испытывать серии образцов, обрабатывая результаты методами вариационной статистики.