Часть 1. Испытание на сжатие.
Часть 1.
Определение предела прочности при сжатии древесины вдоль волокон.
Цель работы:
1. Испытать образец древесины на сжатие вдоль волокон до разрушения.
2. После испытания вынуть приспособление с образцом и записать в рабочую тетрадь показания табло максимальной нагрузки.
Рис 1. Испытание образцов древесины на сжатие вдоль волокон с помощью центрирующего приспособления; 1, 2 – верхняя и нижняя опорные плиты машины; 3 – шаровая опора; 4 – образец; 5 – пуансон; 6 – колпачок.
3. Осмотреть разрушенный образец, обратить внимание на характер его разрушения.
4. Вычислит предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон.
5. Пересчитать полученный предел прочности на стандартную влажность 12%
6. Результаты определения предела прочности древесины на сжатие записать в таблицу 1.
7. Подсчитать нормативное и расчетное сопротивление древесины.
Таблица 1
№ обр | W, % | Размеры поперечного сечения | Р, Н | σwс,МПа | σ12с,МПа | |
a, см | b, см | |||||
7,5 | 2,0 | 2,1 | 85,71 | 70,28 | ||
8,5 | 2,1 | 2,2 | 73,59 | 63,28 | ||
7,6 | 2,1 | 2,1 | 72,56 | 59,78 | ||
8,0 | 2,1 | 2,0 | 57,00 | 47,88 | ||
7,0 | 2,1 | 2,1 | 74,82 | 59,85 |
Предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон:
σwс = P/F
где Р – максимальная нагрузка, F=ab – площадь поперечного сечения образца.
Пересчет пределов прочности σwс на стандартную влажность 12% производится: для образцов с влажностью меньше предела гигроскопичности:
σ12с = σwс(1+α(W-12)),
где α – поправочный коэффициент, равный 0,04 на 1% влажности, W – влажность образца в момент испытания,%
Часть 2.
Определение предела прочности древесины при статическом изгибе
Цель работы:
1. Испытать образец на поперечный изгиб до разрушения.
Рис.2 Испытание древесины на статический изгиб. А) Нагруженный в одной точке по середине
2. Вычислить предел прочности древесины при статическом изгибе σwи с погрешностью не более 1 МПа
3. Пересчитать полученный предел прочности σwи на влажность 12%.
4. Пересчитать нормативное и расчетное сопротивление древесины.
5. Записать в журнал лабораторных работ результаты испытания древесины на статический изгиб (Таблица 2)
№ обр. | W,% | Размеры поперечного сечения | Р,Н | σwи,МПа | σ12и,МПа | ||
b,см | h,см | W,см3 | |||||
5,8 | 2,5 | 2,2 | 2,29 | 230,58 | 173,39 | ||
6,5 | 2,3 | 2,1 | 1,69 | 212,95 | 166,1 | ||
7,0 | 2,2 | 2,2 | 1,77 | 185,95 | 148,76 | ||
8,1 | 2,0 | 2,1 | 1,47 | 242,85 | 204,96 | ||
9,0 | 2,4 | 2,0 | 1,6 | 183,75 | 161,7 |
Предел прочности древесины при статическом изгибе:
σwи = ( = (3Pl)/(2bh2)
где Р – разрушающая нагрузка,Н; l – расстояние между опорами = 24 см; b – ширина образца,см; h – высота обазца,см.
Пересчет полученного предела прочности σwи на влажность 12%:
σ12и = σwи(1+α(W-12))
где α =0,04 для всех пород древесины.
Часть 3.
Определение предела прочности древесины при скалывании вдоль волокон.
Цель работы:
1. Испытать на скалывание образец до разрушения.
Рис.3 Испытание древесины на скалывание вдоль волокон: 1 – нижняя опора машины; 2 – шаровая нажимная верхняя призма; 3 – образец; 4 – подвижная, на роликах планка; 5 – прижимное устройство.
2. Вычислить предел прочности при скалывании древесины.
3. Пересчитать предел прочности при скалывании с погрешностью не более 0,1 МПа на влажность древесины 12%
4. Записать результаты испытаний древесины на скалывание вдоль волокон (Таблица 3.)
№ обр. | W,% | Размеры поперечного сечения | Р,Н | τскw МПа | τск12 МПа | |
b,см | lck,см | |||||
7,5 | 2,2 | 2,9 | 12,85 | 10,54 | ||
7,7 | 2,2 | 2,8 | 11,04 | 9,14 | ||
7,0 | 2,3 | 2,8 | 10,09 | 8,07 | ||
7,5 | 2,2 | 2,7 | 12,96 | 10,63 | ||
7,7 | 2,1 | 2,9 | 13,3 | 11,01 |
Предел прочности древесины при скалывании определяется по формуле:
τскw = Р/(blck),
где Р – максимальная нагрузка, Н; lck – длина скалывания, см.
Пересчет предела прочности при скалывании с погрешностью не более 0,1 МПа на влажность 12% по формуле:
τск12 = τскw(1+α(W-12)),
где α =0,03 для всех пород древесины.
Обработка результатов
1. Испытание на сжатие:
Найдем среднеарифметическое значение временного сопротивления:
Rcвр = =60 МПа
Найдем среднеквадратичное отклонение:
S = =
Найдем коэффициент вариации:
v = S / Rcвр = 9,28/60 = 0,15
Найдем нормативное сопротивление:
Rcн = R(1-αv) = 60(1-2,78 0,15) = 34,98 МПа
Найдем расчетное сопротивление:
Rc= =
=15,9 МПа
Наименование | Rвр | Rн | R |
Расчетное значение сопротивления | 34,98 | 15,9 | |
Значение сопротивления по СНиП 2-25-80 |
2. Испытание на изгиб:
Найдем среднеарифметическое значение временного сопротивления:
Rври = =172 МПа
Найдем среднеквадратичное отклонение:
S = =
Найдем коэффициент вариации:
v = S / Rивр = 20,87/172 = 0,121
Найдем нормативное сопротивление:
Rcн = R(1-αv) = 172(1-2,78 0,121) = 114,14 МПа
Найдем расчетное сопротивление:
Rи= =
=30,04 МПа
Наименование | Rвр | Rн | R |
Расчетное значение сопротивления | 9,88 | 6,58 | 1,99 |
Значение сопротивления по СНиП 2-25-80 | 3,6 | 1,8 |
Выводы:
Часть 1. Испытание на сжатие.
Сравнивая значения временного сопротивления Rврс древесины полученное при сжатии вдоль волокон в результате расчета со значением из СНиП 2-25-80 (приложение 2) получаем:
60 МПа > 33 МПа требуемого временного сопротивления на 81,8%
Сравнивая значения нормативного сопротивления Rcн древесины полученное при сжатии вдоль волокон в результате расчета с Rcн из СНиП 2-25-80 (приложение 2) получаем:
34,98 МПа > 25 МПа требуемого расчетного сопротивления на 36,6%
Сравнивая значения нормативного сопротивления Rc древесины полученное при сжатии вдоль волокон в результате расчета с Rc из СНиП 2-25-80 (приложение 3) получаем:
15,9 МПа < 16 МПа требуемого расчетного сопротивления на 1%
Разрушение образцов древесины при сжатии вдоль волокон происходит пластично в результате потери устойчивости ряда волокон, о чем свидетельствует характерная складка.