Механические характеристики древесины

Стр 1 из 2Следующая ⇒

ФГБОУ ВО Новосибирский ГАУ

Агрономический факультет

Кафедра ботаники и ландшафтной архитектуры

Контрольная работа по дисциплине «Лесное товароведение с основами древесиноведения»

Вариант №15

Выполнил: студент 3 курса группа 1308 Самсонов С.
Проверил: Долгушин Г.Н.

Новосибирск 2017

Содержание

Методы испытаний композиционных древесных материалов и модифицированной древесины.. 3

Механические характеристики древесины.. 5

Основные части дерева. 7

Общая характеристика хлыстов и круглых лесоматериалов. 9

Пороки формы ствола. 12

Список литературы.. 15

Методы испытаний композиционных древесных материалов и модифицированной древесины

Слоистая клееная древесина.Правила отбора образцов и общие требования при испытаниях этого вида материалов установлены в ГОСТ 9620 — 94. Испытания с целью определения плотности, водопоглощения, влагопоглощения и объемного разбухания проводят методами, изложенными в ГОСТ 9621 — 72. Такие механические характеристики, как предел прочности и модуль упругости при растяжении и сжатии, предел прочности при скалывании и статическом изгибе, ударную вязкость, определяют по ГОСТ 9622 — 87... ГОСТ 9626—90. При испытаниях на твердость, теплостойкость и маслостойкость используют ГОСТ 9627.1 — 75, ГОСТ 9627.2—75, ГОСТ 9627.3 — 75. Способность к изгибу, формоустойчивость и изменение линейных размеров в зависимости от влажности воздуха определяют по ГОСТ 18066 — 72, ГОСТ 18087 — 72, ГОСТ 18068-72.

Фанера общего назначения.Влажность определяют с помощью образцов площадью в плане не менее 25 см². Процедура испытаний такая же, как для малых образцов древесины.

Прочность при скалывании по клеевому слою определяют путем испытаний. Образец шириной Ъ = 40 мм и длиной / = 95 мм (/₂ = 20 мм) пропиливают на глубину двух или более слоев. Длина скалываемой части 1\ составляет 12,5 мм. Образец размещают в приспособлении, прижимая к упорной планке. Усилия передают через захваты, доводят образец до разрушения за 0,5... 1 мин и, определив максимальную нагрузку Р_тах, Н, рассчитывают предел прочности, МПа,

Испытания образцов фанеры ФСФ проводят после кипячения в воде в течение 1 ч, фанеры ФК — после вымачивания в воде в течение 24 ч. Шероховатость фанеры определяют по ГОСТ 15612-85.

Массивная клееная древесина.Для этого вида композиционных материалов проводятся испытания только самого клеевого соединения. Клеевые соединения испытывают на прочность при скалывании вдоль волокон, раскалывании клиньями, растяжении клеевых торцовых соединений впритык, статическом изгибе и растяжении зубчатых клеевых соединений (ГОСТ 15613.1 -— 84...ГОСТ 15613.5 — 79). Кроме того, клеевые соединения испытывают на теплостойкость, морозостойкость (ГОСТ 18446 — 73) и атмосферостойкость (ГОСТ 19100 — 73), определяя прочность при скалывании вдоль волокон после соответствующих воздействий.

Комбинированная клееная древесина.У столярных плит, представляющих этот вид материалов, влажность, а также предел прочности при скалывании по клеевому слою и статическом изгибе определяют теми же методами, что и у слоистой клееной древесины. Шероховатость определяют по ГОСТ 15612-85.

Древесно-стружечные плиты.На методы испытаний ДСП разработано много нормативных документов. Общие правила подготовки и проведения физико-механических испытаний, а также сами методы определения физических свойств (влажности, плотности, разбухания по толщине, водопоглощения), предела прочности и модуля упругости при изгибе, предела прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты, удельного сопротивления выдергиванию гвоздей и шурупов регламентированы ГОСТ 10633 —78...ГОСТ 10637 — 78. Удельное сопротивление нормальному отрыву наружного слоя определяют по ГОСТ 23234—78; ударную вязкость -по ГОСТ 11842-76; твердость - по ГОСТ 11843-76, а покоробленность --по ГОСТ 24053 — 80. Кроме того, имеется ряд методов испытаний, на которые разработаны отраслевые стандарты, технические условия и руководящие технические материалы (РТМ).

Влажность определяют сушильно-весовым методом по образцам площадью в плане не менее 25 см².

Плотность определяют при нормализованной влажности как отношение массы образца размерами 100x100*/* (И — толщина плиты), мм, к объему, найденному после измерений его длины, ширины, толщины.

Водопоглощение и разбухание, %, определяют на таких же образцах после 24 ч вымачивания при температуре 20 °С как приращение массы или размера по толщине, отнесенное к массе или толщине образца до увлажнения.

Прочность при растяжении перпендикулярно пласта плиты определяют на квадратных в плане образцах со стороной 50 мм. К образцу под захваты (рис. 13.2) приклеивают профильные колодки (с пазом) из твердой древесины, металла или прямые колодки из ДСтП. Доводят образец до разрушения и, установив Р_тах, по формуле (4.5) вычисляют предел прочности,

Прочность при изгибе определяют на образцах шириной Ь = 75 мм и длиной, равной 25-кратной номинальной толщине Н плиты плюс 50 мм. Образец нагружают посередине пролета /= 25Н. Продолжительность нагружения 1,5 мин. Установив Р_тах, по формуле вычисляют предел прочности, МПа.

Твердость определяют таким же способом, как статическую твердость древесины, однако в данном случае диаметр индентора (металлического шарика) равен 10 мм. При испытаниях устанавливают усилие, необходимое для вдавливания шарика на глубину 2 или 1 мм. Показателем твердости, как и для древесины, служит отношение нагрузки к площади проекции отпечатка. Шероховатость измеряют согласно ГОСТ 15612 — 85, используя чаще всего профилографы.

Древесно-волокнистые плиты.Все немногочисленные методы испытаний древесно-волокнистых плит регламентированы специализированным ГОСТ 19592—80. Только определение теплопроводности мягких плит проводят согласно общему для строительных материалов ГОСТ 7075 — 87.

Влажность определяют сушильно-весовым способом на образцах размерами в плане 100х 100 мм. Плотность при нормализованной влажности определяют как у ДСтП. Водопоглощение определяют на таких же образцах после вымачивания в воде в течение 2 ч или 24 ч (в зависимости от марки плиты). Разбухание по толщине определяют одновременно с испытанием на водопоглощение. Прочность древесно-волокнистых плит при изгибе определяют так же, как у ДСтП.

Арболит.Две основные физико-механические характеристики арболита — плотность и предел прочности на сжатие — устанавливают путем испытания образцов в виде куба размерами 150*150*150 мм. Влажность определяют сушильно-весовым методом по навеске начальной массой около 100 г. Для установления коэффициента теплопроводности (как и у ДВП) проводят испытания согласно ГОСТ 7076 — 87.

Модифицированная древесина.Стандартизованы методы испытаний только прессованной древесины. Они принципиально не отличаются от методов испытания натуральной древесины. Основное различие в размерах образцов; за базисное принято сечение 15x15 мм.

Для прессованной древесины разработаны ГОСТ 21523.3 — 76... ГОСТ 21523.11 — 76, охватывающие методы определения температуропроводности, теплопроводности и теплоемкости, влажности, водо- и влагопоглощения, истирания, плотности, модулей упругости при изгибе, сжатии, растяжении. Определение ударной вязкости проводят по ГОСТ 20571 — 75, а давление набухания и линейное разбухание находят по ГОСТ 21312 —75 и ГОСТ 21313 — 75.

Механические характеристики древесины

Принято различать следующие свойства древесины, проявляющиеся под действием механических нагрузок: прочность- способность сопротивляться разрушению; деформативность- способность сопротивляться изменению размеров и формы; технологические и эксплуатационныемеханические свойства.

Механические свойства древесины могут проявляться при действии статических(плавно возрастающих), ударных(действующих внезапно полной величиной), вибрационных(попеременно изменяющих величину и направление) и долговременных(действующих весьма продолжительное время) нагрузок.

Показатели механических свойств древесины определяют обычно при растяжении, сжатии, изгибе и сдвиге (реже при кручении). Поскольку древесина - анизотропный материал ее испытывают в разных направлениях: вдоль или поперек волокон (в радиальном или тангенциальном направлении).

В древесине, как в любом другом материале, под действием внешних

нагрузок возникают силы сопротивления. Эти силы, приходящиеся на единицу площади сечения тела, называются напряжением. Изменение размеров и формы тела под действием нагрузок называется деформацией. Напряжения и деформации могут возникать в теле и без участия внешних нагрузок вследствие неоднородных изменений его объема при сушке, увлажнении, нагревании и т. д. Напряжения, действующие по нормали (перпендикуляру) к сечению тела, называются нормальными и обозначаются буквой σ (сигма). Напряжения, действующие в плоскости сечения, называются касательными и обозначаются буквой т (тау). Максимальное напряжение, предшествующее разрушению тела называют пределом прочности.

Различают следующие режимы нагружения: статический, динамический, вибрационный и длительный. Последние два режима связаны с продолжительным приложением нагрузок. В этих условиях заметно проявляется зависимость деформативности древесины от времени.

Древесина, или, точнее, материал клеточных стенок, в основном

представляет собой комплекс природных полимеров, имеющих длинные

гибкие цепные молекулы. Такая особенность строения полимеров определяет особый характер их поведения под нагрузкой. При приложении усилий к полимеру могут возникнуть следующие три вида деформаций: упругие- вследствие обратимого изменения средних междучастичных расстояний; высокоэластические, связанные с обратимой перегруппировкой частиц (звеньев цепных молекул); при этом объем тела не изменяется; вязко-текучие, обусловленные необратимым смещением молекулярных цепей; объем тела при этом также не изменяется.

К числу эксплуатационных и технологических свойств, проявляющихся при воздействии усилий, можно отнести твердость, ударную вязкость, износостойкость, способность удерживать крепления и др. Сюда же относится и обрабатываемость древесины режущими инструментами. Характеризуется это свойство: качество образованной резцом поверхности, влияние материала на затупление резца,

удельная работа резания и др.

Основные части дерева

Дерево, как известно, состоит из ствола, корней и кроны. Относи

тельный ориентировочный объем этих составных частей в деревьях разных

пород приведен в табл. 1. Как видим, более половины объема дерева

приходится на ствол.

1. Относительный объем частей дерева

Порода	Объем частей дерева, %			Порода	Объем частей дерева, %
Порода	Ствол	Корни	Ветви	Порода	Ствол	Корни	Ветви
Лиственница	77-82	12-15	6-8	Береза	78-90	5-12	5-10
Сосна	65-77	15-25	8-10	Бук	55-70	20-25	10-20
Ясень	55-70	15-25	15-20	Клен	65-75	15-20	10-15

Ствол. Реальная форма ствола представляет собой тело, образованное вращением вокруг вертикальной оси некоторой кривой. Д.И. Менделеев полагал возможным в качестве образующей принимать кубическую параболу. При более детальном описании формы ствола обычно указывают, что в нижней части он близок к нейлоиду - телу, образованному вращением вогнутой кривой - параболы Нейля. На большом протяжении ствол имеет форму выпуклого параболоида второго порядка и на отдельных коротких участках приближается к цилиндру. Только вершинная часть ствола по форме близка к конусу. Весь ствол по форме напоминает брус равного сопротивления, что позволяет ему выдерживать большие нагрузки от собственной массы дерева и ветровых усилий.

Ствол изучают на трех главных разрезах:поперечном и двух продольных - радиальном и тангенциальном Плоскость по перечного, или торцового,разреза перпендикулярна оси ствола. Плоскость одного из продольныхразрезов проходит через сердцевину ствола по радиусу торца – радиальныйразрез, плоскость другого разреза - тангенциального- направлена по касательной к окружностям, образованным слоями годичного прироста. На поперечном разрезе можно указать радиальные и тангенциальные направления, а на продольных разрезах направления: вдоль волокон и радиальное или тангенциальное.

Основные анатомические части ствола легко обнаружить на его поперечном разрезе. Наружная часть- кора- резко отличается по внешнему виду от следующей за ней древесины. Древесина окружает очень небольшую центральную зону- сердцевину. Расположенный между древесиной и корой тонкий слой камбия простым глазом незаметен.Сердцевинасравнительно редко находится в геометрическом центре сечения ствола, обычно она более или менее смещена от него. Диаметр сердцевины большей частью колеблется в пределах 2-5 мм (у бузины достигает 1 см). У многих породсердцевина округлая или овальная, у ольхи - пятиугольная, у дуба - звездчатая. На продольном радиальном разрезе сердцевина имеет вид узкой коричневой полоски - прямой у хвойных и извилистой у лиственных пород.Древесиназанимает зону, диаметр которой в зависимости от породы, возраста дерева и условий его произрастания изменяется в очень широких пределах - примерно от 6 - 8 до 100 см и даже более. Форма поперечного сечения ствола и, следовательно, древесины чаще всего близка к окружности, но иногда сечение приобретает эллипсовидную форму. Диаметр уменьшается по высоте ствола, причем сильнее у деревьев, выросших не в густом лесу, а на свободе.

Древесину, особенно в верхней части ствола, пронизывают сучки, представляющие собой остатки ветвей. Если ветвь живая, прирост древесины происходит одновременно и на стволе, и на ветви. Слои годичного прироста ствола переходят в слои ветви, окружая ее сердцевину, связанную с сердцевиной ствола. Такая ветвь в срубленном дереве составляет сучок, вполне сросшийся с древесиной ствола. При отмирании ветви прирост древесины происходит только на стволе, связь между древесиной ствола и ветви нарушается, и основание ветви постепенно зарастает.

Так образуются сначала зарастающие,а затем и глубоко заросшиесучки.По степени зарастания и размерам сучков в стволе дерева, выросшего в насаждении, можно выделить три зоны: нижнюю (комлевую), где у сердцевины расположены мелкие и глубоко заросшие сучки, на поверхности ствола незаметные; среднюю зону с более крупными заросшими сучками и на поверхности ствола часто заметными по бугрообразным утолщениям, а ближе к кроне - зарастающими, т.е. еще выходящими наружу; верхнюю, или зону живой кроны, от ветвей которой остаются крупные сучки. В зависимости от разреза ствола сучки имеют разную форму.Сучки нарушают однородность строения древесины и являются самым распространенным ее пороком.

Корана поперечном разрезе ствола имеет форму обычно темно-окрашенного кольца. В толстой коре взрослых деревьев можно различить два слоя: наружный – корку(его назначение – предохранятьживые ткани ствола от резких колебаний температуры, испарения влаги, проникновения грибов, бактерий и механических повреждений) и внутренний слой –луб, непосредственно прилегающий к камбию. В растущем дереве луб проводит вниз по стволу образующиеся в листьях органические питательные вещества.

У молодых деревьев кора гладкая, иногда покрыта тонкими опадающими чешуями; при утолщении ствола в коре появляются трещины, которые с возрастом дерева углубляются. По характеру поверхности различают кору гладкую (пихта), бороздчатую (ясень), чешуйчатую (сосна), волокнистую (можжевельник) и бородавчатую (бересклет).

Цвет коры снаружи изменяется в широких пределах: от белого (береза), светло-серого (пихта), зеленовато-серого (осина) до серого (ясень), темно-серого (дуб) или темно-бурого (ель). С каждым годом толщина коры увеличивается. Однако вследствие малой величины годичного прироста и постепенного отпада наружных слоев в виде чешуй кора никогда не достигает такой толщины, как древесина. Относительный объем коры в стволе (без сучьев) для основных пород согласно данным Н.П. Анучина приведен

в табл. 2.

2. Относительный объем коры в стволе

Порода	Объем коры, %	Порода	Объем коры, %
Лиственница	22-25	Дуб	14-21
Сосна	10-16	Бук	7-11
Ель	6-13	Береза	13-15
Кедр	6-10	Липа	12-16
Пихта	11-19	Осина	11-20

С возрастом дерева относительный объем коры снижается, а с ухудшением условий произрастания, наоборот, повышается. Доля коры в объеме ствола уменьшается с увеличением диаметра ствола. Толщина коры уменьшается от комля к вершине ствола.

Крона и корни. Значительная доля биомассы дерева приходится на крону и корни растущего дерева. Ухудшение условий произрастания эту долю увеличивает.

Крона включает ветви и сучья, представляющие собой живые или отмершие боковые побеги дерева. Ветви (сучья) имеют такое же строение, как и ствол. Доля коры в сучьях намного больше, чем в стволах. Количество коры в сучьях уменьшается с увеличением их диаметра. Кора на сучьях гладкая, тонкая и состоит в основном (до 90 %) из луба. Плотность и механические свойства древесины ветвей (сучьев) несколько выше, чем у древесины ствола. Особенно заметно увеличение твердости у основания сучьев.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 657; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!