ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ И ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ
ДРЕВЕСИНЫПРИ СТАТИЧЕСКОМ ИЗГИБЕ
Цель работы – определить временное и нормативное сопротивления древесины изгибу, а также её модуль упругости.
Методика проведения испытания
Для испытания изготавливают образцы – в форме брусков с размерами 20х20х300 мм, таким образом, чтобы годовые кольца на торцах были параллельными паре граней. Перед испытанием составляют эскизы образцов и измеряют размеры сечения рабочей части с помощью штангенциркуля по ГОСТ 166-80 с точностью до 0,1 мм.
При испытании образец помещается на неподвижные опоры. К верхнему захвату испытательной машины прикреплена траверса. Для измерения прогиба в зоне чистого изгиба устанавливается индикатор часового типа (рис.1).
Рис. 1. Эскиз образца и схема испытания образца
Нагрузка на образец прикладывается при постоянной скорости перемещения нагружающего элемента. Скорость при этом должна быть такой, чтобы продолжительность нагружения образца до максимального значения нагрузки составляла не менее 2 и не более 5 минут.
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.
После испытания с помощью электровлагомера определяется влажность образца по и фиксируется температура воздуха в лаборатории.
Таблица 1
Показания индикатора при статическом изгибе
№ п/п | Нагрузка F, Н | Отсчеты по индикатору, мм | Примечания | |
u | Δu | |||
Циклическое нагружение | ||||
Δucp | ||||
Ступенчатое нагружение | ||||
Предел прочности (sW) в МПа образца с влажностью в момент испытания вычисляют по формуле
где Рmах - максимальная нагрузка, H;
l - расстояние между центрами опор, мм;
h - высота образца, мм;
b - ширина образца, мм.
Результат вычисляют и округляют до 1 МПа.
Предел прочности образца с нормализованной влажностью при необходимости пересчитывают на влажность 12 % по формуле
где a - поправочный коэффициент на влажность, равный 0,04 для всех пород;
W - влажность образца в момент испытания, %.
Предел прочности образца с влажностью, отличающейся от нормализованной, пересчитывают на влажность 12 % по формуле
где - коэффициент пересчета, определяемый по таблице при известной плотности древесины.
Результат вычисляют и округляют до 1 МПа.
Модуль упругости:
Для образцов с влажностью меньше предела гигроскопичности:
где a - поправочный коэффициент на влажность, равный 0,01 для всех пород;
Для образцов с влажностью, равной или больше предела гигроскопичности:
Таблица 2
Влажность W, % | Коэффициент пересчета при плотности r12, кг/м3 | ||||||||||
1,405 | 1,396 | 1,390 | 1,375 | 1,365 | 1,345 | 1,320 | 1,280 | 1,245 | 1,205 | 1,153 | |
1,335 | 1,330 | 1,320 | 1,310 | 1,300 | 1,285 | 1,264 | 1,232 | 1,202 | 1,170 | 1,125 | |
1,267 | 1,262 | 1,255 | 1,248 | 1,240 | 1,230 | 1,212 | 1,185 | 1,163 | 1,136 | 1,100 | |
1,210 | 1,205 | 1,200 | 1,193 | 1,190 | 1,180 | 1,165 | 1,145 | 1,125 | 1,105 | 1,080 | |
1,150 | 1,148 | 1,143 | 1,140 | 1,135 | 1,127 | 1,120 | 1,105 | 1,090 | 1,075 | 1,056 | |
1,098 | 1,098 | 1,092 | 1,090 | 1,087 | 1,082 | 1,077 | 1,070 | 1,060 | 1,050 | 1,038 | |
1,048 | 1,048 | 1,042 | 1,042 | 1,040 | 1,040 | 1,038 | 1,033 | 1,027 | 1,023 | 1,020 | |
1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | |
0,955 | 0,955 | 0,955 | 0,955 | 0,956 | 0,960 | 0,962 | 0,968 | 0,970 | 0,975 | 0,982 | |
0,915 | 0,915 | 0,915 | 0,917 | 0,920 | 0,925 | 0,930 | 0,940 | 0,948 | 0,957 | 0,965 | |
0,875 | 0,878 | 0,880 | 0,882 | 0,887 | 0,890 | 0,900 | 0,913 | 0,922 | 0,937 | 0,951 | |
0,837 | 0,840 | 0,840 | 0,845 | 0,852 | 0,860 | 0,870 | 0,887 | 0,900 | 0,915 | 0,938 | |
0,805 | 0,810 | 0,810 | 0,813 | 0,820 | 0,830 | 0,840 | 0,862 | 0,880 | 0,900 | 0,925 | |
0,780 | 0,785 | 0,785 | 0,793 | 0,798 | 0,807 | 0,820 | 0,843 | 0,863 | 0,887 | 0,915 | |
0,745 | 0,750 | 0,753 | 0,760 | 0,768 | 0,780 | 0,795 | 0,820 | 0,843 | 0,870 | 0,903 | |
0,715 | 0,722 | 0,722 | 0,735 | 0,740 | 0,757 | 0,773 | 0,800 | 0,825 | 0,855 | 0,892 | |
0,695 | 0,701 | 0,703 | 0,710 | 0,718 | 0,735 | 0,752 | 0,782 | 0,812 | 0,842 | 0,882 | |
0,665 | 0,672 | 0,680 | 0,687 | 0,693 | 0,710 | 0,732 | 0,765 | 0,795 | 0,830 | 0,875 | |
0,645 | 0,650 | 0,657 | 0,668 | 0,672 | 0,688 | 0,715 | 0,750 | 0,785 | 0,820 | 0,865 | |
0,620 | 0,630 | 0,638 | 0,643 | 0,650 | 0,668 | 0,696 | 0,730 | 0,768 | 0,808 | 0,855 | |
0,605 | 0,614 | 0,619 | 0,624 | 0,636 | 0,653 | 0,680 | 0,720 | 0,755 | 0,800 | 0,850 | |
0,590 | 0,595 | 0,600 | 0,610 | 0,622 | 0,638 | 0,665 | 0,710 | 0,747 | 0,790 | 0,842 | |
0,570 | 0,575 | 0,580 | 0,595 | 0,605 | 0,625 | 0,650 | 0,695 | 0,735 | 0,780 | 0,835 | |
0,554 | 0,560 | 0,565 | 0,580 | 0,590 | 0,610 | 0,638 | 0,682 | 0,725 | 0,770 | 0,830 | |
0,540 | 0,550 | 0,553 | 0,568 | 0,577 | 0,600 | 0,628 | 0,675 | 0,718 | 0,765 | 0,825 | |
>30 | 0,530 | 0,538 | 0,540 | 0,554 | 0,565 | 0,590 | 0,620 | 0,665 | 0,710 | 0,757 | 0,820 |
Рис. 2. Зависимость деформации от нагрузки
Рис. 3. Характер разрушения образца
Выводы: