Литература -->  Графическое определение перемещений 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [ 68 ] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159

также иметь причиной неравномерную усушку, вызванную различной степенью влажности материала по толщине.

Растрескивание. Вследствие того, что высыхание древесины происходит сначала с поверхности и только постепенно проникает вглубь, усыхающие наружные части слшмают более влажные внутренние, сами подвергаясь растяжению, которое, но достижении определенного предела, приводит к разрыву древесины, т. е. к образованию трещин. Вследствие наибольшей скорости испарения влаги с торца, трещины на нем возникают особенно легко. Т. к. в тангенциальном направлении усушка вдвое больше, чем в радиальном, то значительные напряжения появляются в радиальных плоскостях, по которым и происходит растрескивание на боковых поверхностях. Для предупреждения появления трещин необходимо замедлять высыхание с поверхности, и потому торцы покрывают парафином, смолой, краской и другими веществами, задерживающими испарение влаги,- а самый материал укладывают надлелеащим образом в штабели.

Внутренние напряжения. Как последствия неравномерной усушки в ;цревесине могут образоваться внутренние напряжения: а) сжатия внутренней зоны и растяжения наружной, когда последняя подсохла, а первая не успела отдать соответствующего количества влаги и наружная усохшая зона сдавливает внутреннюю; б) растяжения внутренней зоны и сж;атия наружной, когда древесина высохла по всей толщине, но самое высыхание происходило в порядке, указанном в §а, а затем постепенно древесина высохла и получила соответствующую усушку внутренняя часть, в которой вследствие этого создалось натяжение по отношению к наружной части, сжимаемой таким обр. по своей периферии. Наличие внутренних напрял-сений монсет иметь следствием коробление материала при распиловке и уменьшение крепости древесины. Внутренние напряжения могут быть избегнуты посредством рациональной постановки высушивания.

Вес. Вес древесины характеризуется уд. весом, но так как древесина в том виде, в каком она идет для изделий, представляет собой пористое и гигроскопическое тело, то различают удельный вес древесины в этом виде, т. е. с воздушными промежутками и влажностью (объемный, или относительный, удельный вес), от удельного веса самого древесинного вещества как тела плотного (абсолютный удельный вес). Удельный вес самого древесинного вещества приблизительно одинаков для всех пород, а именно около 1,5; поэтому характеристикой древесины по весу является ее объемный уд. в. Этот уд. в. зависит гл. образом от количества древесинного вещества и влаги в данном объеме древесины, и поэтому он имеет значительные колебания для разных пород и разной влажности. В целях сравнения уд. веса древесных пород независимо от влажности, уд. в. древесины, установленный в пределах влажности 10 4 20%, приводят к нормальной влажности в 15%, для

чего можно пользоваться следующей ф-лой:

Сггъ =Gk[l + 0,01(1 - Y)(15-)], где G.-удельный вес при данной влалшости К, Y-коэффициент усушки в %, К-влале-ность в %. Величины уд. веса для разных пород см. Спр. ТЭ.

Механические свойства. Механические свойства, характеризующие способность древесины сопротивляться воздействию внешних усилий, находятся в зависимости от условий, указанных ниже, и поэтому для сравнения коэффициентов механических свойств необходимо принимать во внимание влияние этих условий. Цифры, получаемые в результате испытаний нормальных образцов древесины, характеризуют ее с точки зрения доброкачественности, но не всегда могут служить основанием для расчета сооружений. Для последней цели необходимы специальные испьггания в соответствии с формой и размерами отдельных частей и допустимыми недостатками применяемой в сооружениях древесины. Коэфф-ты механических свойств разных пород см. Спр. ТЭ.

Сжатие является одним из наиболее распространенных видов напряжения, к-рым подвергают Д. в сооружениях. Различают сжатие вдоль и поперек волокон (в тангенциальном и радиальном направлениях). Сопротивление сжатию поперек волокон меньше сопротивления сжатию вдоль волокон в 3-6 и более раз. Сопротивление сосны сж;а-тию поперек волокон, в тангенциальном направлении, приблизительно в 1,5 раза больше, чем в радиальном; в породах с сильными сердцевинными лучами, как в дубе, сопротивление в радиальном направлении м. б. больше, чем в тангенциальном.

Изгиб статический находит широкое применение при нагрузке деревянных частей в виде балок. Направление годовых слоев оказывает влияние на коэфф. крепости, при чем наименьшие колебания его наблюдаются при нагрузке в тангенциальном направлении. Предел упругости при изгибе почти равен (немного больше) коэфф-ту крепости при сжатии вдоль волокон. При применении коэфф-тов крепости, полученных при испытании на изгиб небольших образцов (сечением 2x2 см, дл. 30 см, при расстоянии между опорами 24 см), для расчета прямоуг. балок крупных размеров, вместо обычной ф-лы момента сопротивления пользуются иногда следующей: W = где Ъ-

ширина, h-высота, а п-показатель, величину к-рого, в зависимости от качества древесины, принимают равной для авиацион.

леса и для строительного леса. Способность

древесины давать большую деформацию называют гибкостью, большую упругую деформацию - упругостью и большую остающуюся деформацию - вязкостью.

Изгиб ударный имеет место во многих случаях практики (экипажи, аэропланы, земледельч. машины и пр.), и поэтому в настоящее время определение сопротивляемости древесины такого рода нагрузке приобретает все большее значение. Сопротивление ударному изгибу измеряется рабо-



той, поглощаемой образцом при разрушении и относимой или к объему (по общей теории для удара) или к размерам поперечного сечения b/i (по франц. данным), где п имеет то же значение, к-рое приведено вьпне.

Схсалывание. Под скалыванием древесины подразумевается разрушение ее от сдвига вдоль волокон под действием усилия в том же нанравлении. Древесина сопротивляется скалыванию очень слабо; в лучшем случае это сопротивление можно

счш-ать равным -i- сопротивления сжатию вдоль волокон. Раскалывание представляет собою разделение древесины вдоль волокон под действием клина и имеет значение в работах при приготовлении колотого материала и при креплении гвоздями и шурупами. Раскалываемость древесины зависит от сопротивления разрыву поперек волокон и от упругости. В радиальных плоскостях древесина раскалывается легче, чем в тангенциальных, где приходится преодолевать сопротивление разрыву сердцевинных лучей. Сопротивление раскалыванию характеризуется максимальным усилием, приходящимся на единицу ширины образца определенной формы.

Скручивание древесины встречается реже сравнительно с другими видами напряжения, но в некоторых случаях, как, напр., в валах мельниц или в лопастях пропеллеров, оно имеет место.

Твердость древесины характеризуется сопротивлением, которое она оказывает проникновению в нее другого, более твердого тела. Твердость древесины имеет значение при обработке и вообще при местном воздействии усилия. Удерлеивание гвоздей и шурупов используется очень широко, а так как древесина проявляет при этом сложное сопротивление, зависящее от ее упругости, от сопротивлений сжатию и разрыву поперек волокон и от трения, то это сопротивление часто определяется экспериментальным путем посредством вытаскивания определенного гвоздя или шурупа и установления требующегося для этого усилия.

Изнашивание. Сопротивляемость древесины изнашиванию определяется в тех случаях, когда она назначается для работы на трение, напр., на мостовой, лестнице, на полу и пр. Об изнашиваемости судят по количеству древесины, снимаемой определенным способом с единицы поверхности в определенный промежуток времени. Для этой цели пользуются или пескоструйным аппаратом или вращающимся диском с наклеенной песочной бумагой, к которому испытываемый образец прижимается с определенным усилием.

Растялгение. Древесина выдерлсива-ет растялсение вдоль волокон лучше, чем другие механич. воздействия, но самая передача растягивающего усилия всегда связана или с зажатием конца или с применением скалывающего усилия на выступах у концов, что вызывает значительное увеличение концов, так как поперечному слса-тию древесина сопротивляется в 5-10 раз, а скалыванию почти в 30 раз хуже, чем рас-

тялсению. Коэфф-ты, получаемые при испытаниях, не являются достаточно характерными, так как величина их подвержена значительным колебаниям, а характер разрыва образцов отличается разнообразием. По этим причинам применение древесины в частях сооружений, работающих на растяжение вдоль волокон, и ее испытание на этот вид нагрузки встречаются редко. Растяжению поперек волокон древесина сопротивляется очень слабо: в 10-30 раз слабее, нежели вдоль их.

Факторы, влияющие на механические свойства древесины. Происхождение и условия роста. Качество древесины находится в тесной зависимости от условий произрастания (почва, густота насаждения, освещение, температурные условия и пр.), а следовательно, и от места произрастания в том или другом климате. Механические свойства повышаются с увеличением относительного содерл<ания летней древесины. Ширина годичных слоев влияет на крепость древесины только в тех случаях, когда она связана ббльшим или меньшим содержанием летней древесины, но общим признаком для оценки качества древесины служить не может. Возраст дерева: наибольшее значение имеет возраст, соответствующий состоянию перестойности для данных условий произрастания, так как в этом случае механические свойства древесины понижаются. Древесина, взятая из различных мест ствола, не обладает одинаковыми механическими свойствами. В поперечном сечении наиболее слабая древесина находится у сердцевины, по радиусу качество ее повышается вначале довольно быстро, а затем в зрелом, но не старом дереве сохраняется почти неизменным до коры, имея максшмум на расстоянии, несколько большем половины радиуса. Древесина, образованная в поздний период жизни старого дерева, отличается слабостью по сравнению с древесиной более раннего периода. Оболонная древесина здорового зрелого, но не старого дерева почти не отличается по крепости от ядровой древесины, иногда несколько уступая ей при статич. нагрузке и превышая ее при ударной. По длине ствола крепость обычно повышается по мере удаления от вершины, если не считать неправильностей в строении древесины, встречающихся в комлевой части ствола. Значения коэфф. крепости древесины сильно колеблются в зависимости от направления волокон по отношению к направлению действующего усилия. Вследствие этого все неправильности в направлении волокон вызывают в большинстве случаев уменьшение крепости. Косослой, свилеватость, кривизна ствола, ройки, закомелис-тость, сбежистость и т. п. дают nepepesaime волокон при распиловке; при использовании такого пиленого материала направление действующего усилия получается невыгодным по отношению к направлению волокон, за исключением некоторых случаев скалывания и раскалывания. Трещины, часто встречающиеся в лесных материалах, ухудшают сопротивляемость древесины механическим воздействиям, в зависимости от размеров и



направления трещины и рода испытываемого древесиной напряжения. Возможность увеличения трещины при некоторых условиях создает опасность пользоваться таким материалом в ответственных сооружениях. Просмолки, которые представляют собой большие отложения смолы в древесине, нарушающие связь между волокнами, имеют такое же значение, как и трещины. Сучки, -хотя бы здоровые и сросшиеся, не только нарушают правильность строения древесины, но и заставляют изгибаться окружающие их волокна, что вызывает значительное понижение крепости древесины; только сопротивление скалыванию и раскалыванию увеличивается. Загнивание и червоточина, в зависимости от стадии развития, уменьшают крепость древесины вплоть до совершенного уничтожения связи между частицами материала. Внутренние напряжения понижают сопротивляемость древесины механическим воздействиям, так как они прибавляются к напряжениям, вызываемым нагрузкой. Влажность оказывает большое влияние на механическ. свойства древесины. Для приведения коэффициентов крепости (получаемых в пределах влажности--8-20%) к нормальной влажности в 15% пользуются следующей формулой:

где Х]-коэфф-т крепости при влажности К, К-влажность в %, а-поправочн. коэффициент. Для образцов сечением 2x2 см (для сжатия-высотой 3 слг и для изгиба-длиной 30 см при расстоянии между опорами 24 см) можно в общем принять: нри сжатии а=0,04, а при изгибе (статическом) а =0,02, ,т. е. 4 и 2% крепости на 1% влажности, если пе установлены специальные коэффициенты для каждой породы. Удельный вес древесины, при прочих равных условиях, является в общем характерным показателем механических свойств древесины, которые улучшаются с повышением уд. веса. Зависимость механич. свойств от уд. в. выражается или в виде очень отлогой части параболы (см. Спр. ТЭ) или просто прямой линией, ур-ие к-рой имеет вид x=aGi5-\-b, где х-коэфф. крепости, -уд. вес При влажности 15%, а и Ь-постоянные величины. Необходимо иметь в виду, что эти зависимости дают средние величины, так как вследствие неоднородности древесины рассеяние точек на диаграммах значительно, при чем наименьшее рассеяние наблюдается при сжатии. Методика испытаний может оказывать влияние на получаемые результаты, и поэтому в целях возможности сравнения величин, характеризующих механические свойства древесины, необходимо пользоваться однообразной методикой.

Лит.: Арнольд Ф. К., Русский лес, т. 2, ч. 2, СПБ, 1899; К у р д ю м о в Б. И., Дерево как строит, материал, 6 изд., Л., 1926; Филиппов Н. А., Лесная технология. Технич. свойства древесины, 2 изд., П., 1916; Я ш н о в Л., Технич. свойства древесины, фауты и сортименты, Горки, 1924; Б о ч-в а р А. М. и др.. Товароведение, под ред. Я. Никитинского и П. Петрова, 6 изд., т. 2, М., 1922; С а в-к о в е.. Дерево, М., 1925; СавковВ. И., Методы фпзико-механическ. испытаний древесины, М., 1929; Lang G., Das Holz als Baustoff, 2 Aufl., hrsg. v. R. Baumann. Mch., 1927; В a u m a n n R., Die bis-herigen Ergebnisse d. Holzprufungen in d. Material-

priifungsanstalt an d, Techniseher Hochschule Stuttgart, В., 1922; О a у e r S., Die Holzarten u. ihre Verwen-dung in d. Technik, 2 Aufl., Lpz., 1921; P i t о i s E., Utilisation scientifique et contrOle des boisdans 1aviation et Iindustrie, P., 1920; Masviel J., Cours de technologic du bois, t. 1, 3 ed.. P., 1926; Judge A. W., Aircraft a. Automobile Materials of Construction, V. 2,L., 1921; B e 11 s H. S., Timber, Its Strength, Seasoning a. Grading, N. Y., 1919; К о e h I e r A., The Properties a. Uses of Wood, New York, 1924; Record S. ,T., The Mechanical Properties of Wood, N. Y., 1914; F о г s a i t h C. C, The Technology of New York State Timbers, Syracuse, New York, 1926; Stone II., A Textbook of Wood, L., 1921; Barling W. H., Timber, Its Identification a. Mechanical Properties, L., 1918; Newlin J. A. a. W i 1-son T. R., The Relation of the Shrinkage a. the Strength Properties of Wood to Its Specific Gravity, Washington, 1919; Kellogg R. S., Lumber and Its Uses, 3 edition. New York, 1924; Jen kin C, Report on Materials of Construction Used in Aircraft and Aircraft Engines, London, 1920; Koehler A. a. The 11 en R., The Kiln-Drying of Lumber, New York, 1926. E. Савков.

Пороки Д.-недостатки Д. как материала, понижающие, а иногда и вовсе уничтолтю-щие технич. пригодность его. Эти пороки, или фауты, происходящие от внутренних и наружных повреждений и неправильностей в строении древесины, м. б. классифицированы следующим образом.

I. Пороки в здоровой древесине. 1) Трещины, щели от действия сильных морозов и ветра: а) морозобо й-трещина, распространяющаяся от поверхности по радиальному направлению; б) ветренни-ц а-трещина, идущая лучеобразно от сердцевины и вдоль Д. на длину 35-140 см; в) мети к-трещина, идущая от сердцевины ствола (трубки) по радиальному направлению на значительную длину ствола: с о-гласный мети к-трещина, остающаяся в одной плоскости; несогласный мет и к-трещина, последовательно меняющая свое направление по длине ствола; крестовый мети к-система двух взаимнопересе-кающихся метиковых трещин; г) отлун- трещина между годовыми кольцами; д) л ун о ч к а-отлуп от части годового кольца; е) с е р я н к а-луночка в деревьях хвойных пород, залитая смолой.

2) Суковатость - наличие большого числа сучьев нормального роста или дефективных сучьев: а) белый сук-нормальная ветвь Д., прочно соединенная с древесиной ствола, но тем не менее нарушающая однородность ее, уменьшающая крепость и гибкость материала; б) роговой су к-- отмерший сук в хвойных породах, сильно пропитавшийся смолой; в) пасынок- вросший толстый сук, отходящий от ствола под острым углом и представляющий собой отставший в росте старый ствол; г) двойная вершин а-развилина, появляющаяся в том месте ствола, где он разделяется на две вершины; ствол в этом месте в поперечном сечении имеет одну более длинную ось, но которой видны две сердцевины, разделенные заросшей корой.

3) Косослойность - неправильное расположение волокон: а) косослой- распололеение волокон в виде спирали вокруг оси ствола; б) свилеватост ь-расположение волокон в виде волнистых линий с б. или м. сильными изгибами; в) р о й к а- продольные углубления в нижней части ствола, являющиеся причиной сдав.пенности и разрыва волокон в этих местах; г) кап-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [ 68 ] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159