Определение предела прочности древесины при статическом изгибе
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Государственное образовательное
бюджетное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский Государственный
Архитектурно-Строительный Университет
Кафедра Конструкций из дерева и пластмасс
ЛАБОРАТОРНАЯ
РАБОТА № 2
Определение предела прочности
древесины при статическом изгибе
Выполнила:
ст. группы 2-П-4
Павленко Е.Д.
Санкт-Петербург 2014
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение метода определения предела прочности древесины при статическом
изгибе.
. ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ
. Испытательная машина Р-5.
. Приспособление для испытания.
. Штангенциркуль с точностью измерения до 0,1 мм.
. Электронные весы Ohaus pioneer.
. Сушильный шкаф Drying over.
. Образец древесины в форме прямоугольного бруска поперечным сечением
20x20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм.
. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ
Посередине длины образца измеряют ширину b - в радиальном направлении и высоту h - в тангенциальном
направлении. Образец располагают на двух опорах, расстояние между которыми l = 240 мм (рис. 1). Образец нагружают
в одной точке посередине расстояния между опорами.
Нагружение образца проводят в статическом режиме с такой скоростью, чтобы
образец разрушился через 1 -2 мин. Испытания проводят в тангенциальном
направлении до разрушения образца, то есть до начала движения стрелки
силоизмерителя в обратную сторону.
При достижении значения нагрузки 800 Н, производится плавное разгружение
до 200 Н, после чего цикл повторяют один раз. При трех последующих нагружениях,
в момент достижения нагрузки 300 Н и 800 Н, измеряется прогиб с точностью до
0,01 мм. Отсчеты по индикатору заносятся в таблицу 1. По результатам полученных
данных определяется модуль упругости.
После циклического загружения выполняется ступенчатая нагрузка с шагом
200 до разрушения образца для определения временного сопротивления и построения
графика зависимости деформаций от напряжений. В стадии разрушения фиксируется
величина нагрузки.
В образце при нагружении возникают сжимающие напряжения в верхней части
образца и растягивающие в нижней. Поскольку прочность на сжатие вдоль волокон
значительно меньше прочности на растяжение, разрушение начинается с образования
почти невидимых складок в сжатой зоне образца. Окончательное разрушение
происходит в растянутой зоне в виде разрыва или отслоения крайних волокон и
полного излома образца.
Рис. 1. Схема испытания древесины на статический изгиб
После испытаний определяют вид излома образца. При низкой прочности
образца получается гладкий, обрывистый излом (рис. 2, а), а при высокой
прочности - защепистый, волокнистый излом (рис, 2, б).
Рис. 2. Вид излома образца при изгибе: а - гладкий; б - защепистый
Вид излома защепистый. Образец №4
Рис. 3
Вид излома гладкий. Образец №2
Рис. 4
. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ
Определив максимальную нагрузку Р, вычисляем предел прочности древесины
по формуле:
уw = 1,5Ртаxl /bh2,
где Ртаx -
максимальная разрушающая нагрузка, Н;
l -
расстояние между опорами, см;
b -
ширина образца, см;- высота образца, см.
Предел прочности пересчитываем на влажность 12 %:
у12 =уw[1+б(W
- 12)]
где а - поправочный коэффициент на влажность, равный 0,04 для всех
пород;- влажность образца в момент испытания, %.
Таблица 1
№ образца
|
Порода
|
Размеры площади скалывания, мм
|
Максимальная нагрузка, Pmax, кН
|
Влажность, W, %
|
Предел прочности, Н/см2
|
|
|
a
|
b
|
|
|
у12
|
уw
|
1
|
Лиственница
|
20,34
|
20,36
|
2,430
|
5
|
7477
|
10385
|
2
|
-
|
20,54
|
20,48
|
1,341
|
4023
|
5587
|
3
|
-
|
20,17
|
20,34
|
2,636
|
5
|
8257
|
11468
|
4
|
-
|
20,24
|
20,41
|
2,072
|
5
|
6423
|
8921
|
5
|
-
|
20,27
|
20,36
|
2,297
|
5
|
7117
|
9885
|
6
|
-
|
20,12
|
20,49
|
2,683
|
5
|
8384
|
11645
|
7
|
-
|
20,47
|
20,48
|
2,560
|
5
|
7732
|
10739
|
Рис. 5
Статическая обработка данных (по ГОСТ 16483.0-89)
) Среднее арифметическое
=
=
2) Среднее квадратическое отклонение
S=2
S==8,4МПа
3) Средняя ошибка выборочного среднего арифметического
) Коэффициент вариации
V=∙100
V=
5) Относительная точность определения выборочного среднего
при n=7 и Р=0,98 tб= 3,142
древесный статический изгиб прочность
ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
В ходе лабораторной работы мы вычислили предел прочности древесины при
статическом изгибе. Он оказался равным у=70,6МПа с относительной точностью
определения среднего выборочного 14%.
Так как предел прочности древесины при сжатии меньше, чем при растяжении,
следовательно, разрушение начинается в сжатой зоне. Сначала в сжатой зоне
происходит образование складки, а затем в растянутой зоне происходит разрыв
растянутых волокон.