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 | ||||
| Лиственница | 20,34 | 20,36 | 2,430 | ||||
| - | 20,54 | 20,48 | 1,341 | ||||
| - | 20,17 | 20,34 | 2,636 | ||||
| - | 20,24 | 20,41 | 2,072 | ||||
| - | 20,27 | 20,36 | 2,297 | ||||
| - | 20,12 | 20,49 | 2,683 | ||||
| - | 20,47 | 20,48 | 2,560 |
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
ВЫВОДЫПО 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.