Прочность при сжатии

Прочность при сжатии определяется на образцах призматической формы. Схема испытания на прочность при сжатии вдоль волокон показана на рисунке 5.3.

Образец постепенно нагружают до разрушения. Затем по силоизмерителю испытательной машины отсчитывают максимальную нагрузку Рмах, Н. Предел прочности σ, МПа, вычисляют по формуле:

σw=Pmax/(a·b),

где (a·b) — площадь сечения образца, мм2.

В среднем для всех отечественных пород при влажности древесины 12% предел прочности на сжатие вдоль волокон составляет около 50 МПа.

Прочность при сжатии поперёк волокон определяется по схеме на рисунке 5.3. Равнодействующая сил, которые либо равномерно распределены по всей поверхности образца, либо по всей ширине, но на части длины его (местное сжатие). И в том, и в другом случаях определяют условный предел прочности. В качестве этого показателя используют предел пропорциональности, т.е. величину напряжений, до которых наблюдают линейную зависимость между напряжениями и деформациями. В среднем для всех пород он составляет 1/10 предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Рисунок 5.3 — Схема испытания на прочность при сжатии: а — вдоль волокон, б — поперек волокон(радиально), в — поперек волокон(тангенциально)

Испытания на прочность при растяжении проводятся на образцах другого вида(рисунок 5.4).

Рисунок 5.4 — Схема испытания на прочность при растяжении

Такая форма образцов обусловлена стремлением обеспечить разрушение в тонкой рабочей части, а не в месте закрепления, под воздействием именно растягивающих напряжений.

В среднем для всех пород предел прочности при растяжении вдоль волокон равен 130 МПа, а предел прочности при растяжении поперёк волокон в 20 раз ниже. Поэтому при конструировании изделий из древесины избегают растягивающих нагрузок, направленных поперёк волокон.

Для испытания древесины на статический изгиб применяют образцы в форме бруска размерами 20×20×300 мм.

Предел прочности при статическом изгибе, МПа, вычисляют по формуле:

σw=(3/2)·((Pmax·l)/(b·h)),

где Pmax — максимальная нагрузка, Н; l — пролет, т.е. расстояние между центрами опор, равный 240 мм; b и h — ширина (в радиальном) и высота (в тангенциальном) направлениях, мм.

Рисунок 5.5 — Схема испытания на статический изгиб

В среднем предел прочности при статическом изгибе составляет 100 МПа.

При испытаниях на сдвиг, к образцу прикладывают две равные и противоположно направленные силы, вызывающие разрушение в параллельной им плоскости. Различают три вида испытаний на сдвиг: скалывание вдоль волокон, скалывание поперёк волокон и перерезание древесины поперёк волокон. Схемы действия сил при этих испытаниях показаны на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 — Испытания на сдвиг: скалывание: а — вдоль волокон, б — поперек волокон; г — перерезание поперек волокон

Предел прочности при скалывании вдоль волокон определяют по формуле:

Tw=Pmax/(b·l),

где (b·l) — площадка скалывания, мм2.

Предел прочности при скалывании поперёк волокон в 2 раза меньше, чем предел прочности при перерезании поперёк волокон и в 4 раза больше, чем предел прочности при скалывании вдоль волокон.