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

№ образцаПородаРазмеры площади скалывания, ммМаксимальная нагрузка, Pmax, кНВлажность, W, %Предел прочности, Н/см2abу12уw1Лиственница20,3420,362,43057477103852-20,5420,481,3415402355873-20,1720,342,63658257114684-20,2420,412,0725642389215-20,2720,362,2975711798856-20,1220,492,68358384116457-20,4720,482,5605773210739

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.