На физические свойства древесины значительное влияние оказывает влага.

Плотность. Древесина имеет трубчато-волокнистое строение. Плотность ее зависит от породы, количества пустот, толщины стенок и содержания влаги; она же может быть различна в пределах одной породы. Плотность в значительной мере зависит от влажности.

Температурное расширение. Линейное расширение при нагревании, характеризуемое коэффициентом линейного расширения, в древесине различно вдоль волокон и под углом к ним. Как известно, КЛТР вдоль волокон в 7-10 раз меньше чем поперек волокон, и в 2-3 раза меньше чем у стали, что позволяет в деревянных ЗиС не устраивать температурных швов.

Теплопроводность. Трубчатое строение клеток древесины превращает ее в плохой проводник тепла. Теплопроводность древесины вдоль волокон больше, чем поперек волокон. Чем больше плотность и влажность древесины, тем больше ее теплопроводность.

Химическая стойкость. Древесина стойка к кислым средам.

Химическая сущность пластмасс. Пластмассами называют материалы, которые в качестве основного компонента содержат синтетический полимер.

Полимеры, являющиеся основой пластмасс, представляют собой высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из многих элементарных звеньев одинаковой структуры. Эти звенья соединены между собой ковалентными связями в длинные цепи или образуют жесткие и пластичные пространственные решетки.

Полимеры получают из исходным низкомолекулярных органических веществ (мономеров), отдельные молекулы которых благодаря двойным или тройным связям способны взаимосоединяться с образованием молекул удвоенной (димер), утроенной (тример) или многократно увеличенной молекулярной массы (полимер).

Влага в древесине, усушка и набухание и меры борьбы с ними. Различают два вида влаги, содержащейся в древесине:

• 
  Связанную (гигроскопическую), находящуюся в толще клеточных оболочек.
  
• 
  Свободную (капиллярную), находящуюся в полостях клеток и в межклеточных пространствах
  
• 
  Химически связанная – влага входящая в химический состав веществ, образующих древесину. Имеет значение только при химической переработке древесины.
  

Максимальное количество связанной влаги называется пределом насыщения волокон древесины и составляет 30 %. Дальнейшее увеличение влажности может происходить только за счет свободной влаги. При изменении влажности от 0 до 30 % происходит и изменение свойств и формы древесины.

---

Установлено, что линейная усушка вдоль волокон, в радиальном и тангенциальном направлениях существенно различаются. Усушка вдоль волокон древесины обычно так мала, что ею пренебрегают, усушка в радиальном направлении колеблется от 2…8,5 %, а в тангенциальном от 2,2…14 %. Следствием такой неравномерности усушки является коробление.

Основными мерами по борьбе с набуханием и усушкой являются:

• 
  Распиловка сырого леса на пиломатериалы до образования трещин, и их дальнейшая просушка
  
• 
  Просушка пиломатериалов – проводится с целью повышения удельной прочности древесины, предохранения от загнивания, предупреждения коробления, а также для улучшения склеивания, пропитки и отделки древесины.
  

Влага в пластиках. При длительном действии влажной среды ДВП поглощают значительное количество влаги, в результате чего набухают и теряют прочность. При водопоглощении древесно-стружечные плиты разбухают. Введение гидрофобных добавок снижает разбухание плит на 10 %.

Расчетные сопротивления материалов, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности определяют умножением на соответствующий коэффициент. Для стеклопластиков при длительном увлажнении он варьируется от 0,5-0,7; при длительном пребывании при влажности 90% - от 0,75-0,85.

5. 
   Механические свойства ДиП при действии кратковременных нагрузок. Диаграмма работы. Анизотропия.
   

При всей относительной стройности структуры хвойных пород ее трахеиды не стандартны, что является основной причиной изменчивости ее механических свойств.

Механические свойства древесины, являющейся природным полимером, изучаются на основе реологии – науки об изменении свойств веществ во времени под действием тех или иных факторов, в данном случае нагрузок. Известно, что при быстром, кратковременном действии нагрузки древесина сохраняет значительную упругость и подвергается сравнительно малым деформациям.

Основным механическим свойством древесины является прочность. Для определения прочности древесины используются стандартные образцы:


Стандартные образцы для определения временных сопротивлений (предела прочности) древесины: а – растяжение вдоль волокон; б – поперечный изгиб; в – сжатие вдоль волокон; г – скалывание вдоль волокон; д – смятие поперек волокон.

---

Для сравнения прочности древесины необходимо показатели прочности приводить к одной влажности. За стандартную принята влажность 12 %. Приведение к стандартной влажности производят по формуле:



Где: _w – предел прочности при влажности в момент испытания, W – влажность в момент испытания,  - поправочный коэффициент, зависящий от породы древесины и от вида испытания.

Также прочность можно определить по количеству поздней древесины и огнестрельным методом, сущность которого заключается следующем: делаются стандартные прострелы и по глубине проникания пули определяется прочность.

Анизотропия. Благодаря особенностям строения древесина является анизотропным материалом, ее механические свойства различны в различных направлениях и зависят от угла между направлением действующего усилия и направлением волокон, что выражается зависимостью:

6. 
   Длительное сопротивление ДиП. Реологический характер деформации. Методы определения реологических характеристик.
   

На прочность древесины благодаря ее реологическим свойствам значительно влияют скорость приложения нагрузки или продолжительность ее действия. Если серию одинаковых деревянных образцов загрузить, например на изгиб, различной по значению постоянной нагрузкой, то разрушение их произойдет через разные промежутки времени – чем больше нагрузка, тем быстрее разрушится образец. Представив результаты этих испытаний в виде графика, получим асимптотическую кривую, по которой можно определить, сколько времени пройдет от начала загружения до момента разрушения. Асимптотический характер кривой показывает, что предел прочности падает с увеличение длительности действия нагрузки, но не безгранично – он стремится к некоторой постоянной величине _дл равному ординате асимптоты кривой. Длительное сопротивление характеризует такое значение нагрузки, пр котором древесина не разрушится как бы долго ни была приложена нагрузка.

---

Кривые деформации во времени: а – при  < _дл; б – при  > _дл.




Кривая длительного сопротивления древесины.




Коэффициент длительного сопротивления

При изменении температуры (базовая – 20⁰ С) кривая длительного сопротивления перемещается вдоль оси ординат параллельно исходной: вверх – при уменьшении температуры, вниз – при увеличении температуры древесины.

Температурный коэффициент временной прочности

Длительное сопротивление является показателем действительной прочности древесины в отличие от предела прочности, определяемого быстрыми испытаниями на машине. Переход от предела прочности к длительному сопротивлению производится умножением предела прочности _вр на вышеперечисленные коэффициенты.

При напряжениях меньших _дл деформации с течением времени затухают, стремясь к некоторому пределу как показано на рисунке. При обратной ситуации после некоторого уменьшения скорости деформаций на участке в-г наступает развитие деформаций с постоянной скоростью на участке г-д. Далее в момент времени t₁начинается ускоренный рост деформаций, приводящий к разрушению материала.

Кривая длительной сопротивления задается уравнением:

Процесс разрушения древесины при выдерживании ее под действием различных по величине нагрузок с различным временем выдержки начинается при условии, что:

Где: _I – время длительности i загружения, долговечность этого материала при i нагрузке;

Если принять линейный закон загружения , то:

7. 
   Влияние влажности, температуры и времени действия нагрузки на механические свойства древесины и пластмасс.
   

---

При повышении влажности древесины от нулевой точки до точки насыщения волокон, ее прочность, в том числе и длительная, уменьшается, деформативность увеличивается и модуль упругости снижается.

Для сравнения прочности древесины необходимо показатели прочности приводить к одной влажности. За стандартную принята влажность 12 %. Приведение к стандартной влажности производят по формуле:



Где: _w – предел прочности при влажности в момент испытания, W – влажность в момент испытания,  - поправочный коэффициент, зависящий от породы древесины и от вида испытания.

Формула приведения действительна в пределах изменения влажности 8-23 %.

Опыты показывают, что предел прочности при любой влажности зависит от температуры, с ее повышением прочность уменьшается, с понижением – увеличивается. При большой влажности и отрицательных температурах влага в древесине превращается в лед, получается так называемая, замороженная древесина, прочность которой значительно возрастает, но она становится очень хрупкой.

Модуль упругости при повышении температуры уменьшается, что увеличивает деформативность древесины.

Предел прочности при данной температуре к прочности при стандартной температуре 20⁰ С можно пересчитывать по формуле:



Где: ₂₀ – искомая прочность при 20⁰ С, _Т – прочность при данной температуре,  - поправочное число на температуру, принимаемое по таблице.

Данная формула действительна в пределах положительных температур 10-50⁰ С.

Механические свойства древесины, являющейся природным полимером, изучаются на основе реологии – науки об изменении свойств веществ во времени под действием тех или иных факторов, в данном случае нагрузок. Известно, что при быстром, кратковременном действии нагрузки древесина сохраняет значительную упругость и подвергается сравнительно малым деформациям. При длительном действии нагрузки деформации во времени существенно увеличиваются.

Влияние влажности, температуры и времени действия нагрузки на механические свойства пластмасс.

---

Смотрите также файлы

• Практическая работа 1 Регрессионный и корреляционный анализ Вариант 24 N 5.docx

• Промежуточная аттестация по английскому языку в 8 классе в формате огэ вариант 1 Раздел Аудирование.docx

• Исследование коммерческой деятельности в сфере растениеводства Цель.pptx

• Цирконий диоксиді. Орындаан Кудайбергенова А. К тексерген Иманова Г. А. Таырыбы.pptx

• Ключевые параметры социальнодемографического профиля аудитории.docx