загрузка...
загрузка...
На головну

Основні закономірності тривалої міцності деревини та пластмас

Дивіться також:
  1. I основні типи механістичних структур
  2. I. Основні напрямки зовнішньої політики.
  3. I. Основні початку функціонування політичної систем.
  4. I. Основні положення Земської реформи (1864 р).
  5. I. Основні поняття і закони хімії. Атомні і молекулярні маси. Моль.
  6. I. Основні права громадян
  7. I. Основні структурні елементи формування особистості як вихідна позиція навчального плану.
  8. I. Поняття політичної системи та її основні концепції.
  9. I. Функції і основні напрямки діяльності ПРФ
  10. II. Виникнення і основні риси народництва.
  11. II. Основні визначення
  12. II. Основні визначення

Так як міцність деревини і пластмас залежить від фактора часу чи інакше часу дії навантаження, доцільно розглянути їх основні закономірності.

При випробуваннях дерев'яних конструкцій помічено, що руйнівне навантаження в разі повільного наван-вання менше, ніж в разі швидкого. Те ж саме спостерігається і при механічних випробуваннях деревини і пластмас, в чому знаходить яскравий вияв особливість міцності властивостей цих матеріалів, що відрізняє їх від сталі й бетону, у яких це загальна властивість твердих тіл виражена слабше. Цей фактор слід враховувати при призначенні розрахункових опорів і визначенні розрахункової несучої здатності конструкцій. Для забезпечення надійної роботи останніх необхідно вміти знаходити тривалу міцність деревини і пластмас. Розглянемо наявні експериментальні дані для деревини.

Випробуваннями зразків деревини тривалим навантаженням тривалістю 5 років і більше, а також випробуваннями зростаючим навантаженням встановлена лінійна залежність логарифма часу t, с, до руйнування від напруги ?, МПа, яка характеризується рівнянням

lg t = lg A-?? (III. 42)

де А, ? - постійні при постійній температурі.

Ця залежність підтверджується даними численних вітчизняних і зарубіжних досліджень при різноманітних умовах - різні породи деревини, щільності, вологості, видах напруженого стану і режимах навантаження. За експериментальними даними (рис. III. 11, а) досвідчені точки розташовуються близько до прямої за рівнянням (111.42) з довірчими інтервалами ± 2 - 6% і довірчою ймовірністю 0,95 при випробуваннях: тривалим навантаженням на вигин деревини ялиці (/); зростаючим навантаженням на розтяг вздовж волокон модрини (2) і стиснення вздовж волокон сосни при вологості 15% (3) і 30% (4); ступінчастою навантаженням на зрушення при крученні трубчастих зразків ялиці (5).


Пряма за рівнянням (111.42) зображує тривалу міцність рядового пиломатеріалу з довірчим інтервалом ± 6% при довірчій ймовірності 0,90. Тут для зростаючого навантаження час t визначено за тривалістю випробування t'1 з виразу t = t'1/ 2,3 (] gA-lg t) (Навантаження ступенями при достатньому їх числі наближено можна прирівняти випробуванню з постійною швидкістю).

Виникає питання, яка природа руйнування твердих тіл при дії напружень, що дозволяє висловити цей процес за допомогою рівняння (111.42)? За сучасними уявленнями це рівняння, якому підпорядковуються тверді тіла, в тому числі полімери та полімерний композит - деревина, встановлює зв'язок між макроскопічної міцністю твердих тіл і їх атомно-молекулярною будовою через значення А та ?:

 
 


Принципове значення цієї зв'язку полягає в тому, що опір твердого тіла силового впливу визначається не тільки виникають в тілі напругою про, але і часом його дії і температурою. При дії постійної напруги в твердому тілі час t до руйнування, згідно С. Н. Журкова, має вираз


т. е. тут потенційний бар'єр розриву хімічних зв'язків, який визначається числителем показника ступеня U0-??, знижений в порівнянні з його величиною при відсутності напруги, т. е. U0. Очевидно, чим вище напруга, тим коротше час до руйнування, логарифм якого визначається виразом (111.42). Таким чином, існуюче в ненапруженому тілі динамічна рівновага між розривами хімічних зв'язків тепловим рухом і їх утворенням тут зміщено в бік переважання розривів. При цьому і наступні стадії руйнування твердого тіла, в яких відбувається утворення субмикроскопических тріщин, визначаються також, згідно С. Н. Журкова, описаної закономірністю.

Механіка руйнування стає придатною тут при злитті субмикроскопических тріщин і подальшому освіті магістральної тріщини в твердому тілі, причому цей процес істотно ускладнюється в анізотропному та волокнистом матеріалі, яким є деревина.

При відсутності напруги (відповідає екстраполяції прямої за рівнянням (111.42) на рис. III.11, а до ? = 0) або досить низькому їх рівні має місце вказане рівновагу. Теоретичне час до руйнування, яке визначається в цих випадках тільки сплесками теплового руху, дуже велике. Практично важливим є те, що в межах служби споруд рівняння (111.42) і (111.43) дозволяють прогнозувати тривалу міцність твердих тіл. Основою прогнозування тривалої міцності є відрізок lgA, відсікається прямою за рівнянням (111.42) на осі lg t | (Рис. III.11, а) і визначається параметрами розриву хімічних зв'язків: U0 - Для деревини (природна целюлоза) »170 кДж / моль і lg?o= -13 Для багатьох полімерів і деревини, а також температурою Т. Для деревини при звичайній температурі (~ 20 ° С) lg.A = 17, l. З подоби трикутників (див, рис. III, 11, б) маємо


Наприклад, з випробувань стандартних зразків деревини сосни при вологості 15% і ~ 20 ° С на стиснення вздовж волокон, т. Е. При рівномірному розподілі напруг, визначені середні (з 12) значення ?t - = 36,6 МПа; lg / = l, 71; для т = 50 років, lgт = 9,2 і К1 (T) = (15,39 / 7,90) = 1,95, т. Е. Середня тривала міцність деревини для терміну дії незмінною навантаження протягом 50 років становить «51,3% від ?t. Якщо порода, щільність, вологість, пороки будови деревини, абсолютні розміри (масштабний ефект), вид напруженого стану проявляються в абсолютній величині міцних показників деревини, то відносне зниження її міцності під тривалою дією навантаження від цих факторів не залежить. На цьому положенні базується встановлення розрахункових опорів в дерев'яних конструкціях з урахуванням тривалого ності дії навантаження і оцінка результатів випробування конструкцій короткочасної навантаженням до руйнування.

Застосування до несучої здатності конструкцій викладеного методу прогнозування тривалої міцності деревини засноване на виконанні вимог, що забезпечують необхідну надійність роботи конструкції під навантаженням. Це: 1) незмінність розрахункової схеми конструкції протягом терміну її служби і необхідний рівень тривалої несучої здатності з'єднань елементів конструкції; 2) збереження деревиною та іншими матеріалами, наприклад клеєм в з'єднаннях клеєних конструкцій, вихідних якостей, якими вони володіли при виготовленні конструкції. Дотримання першого умови контролюється розрахунковим аналізом роботи конструкції під навантаженням в період її експлуатації з урахуванням прогнозування тривалої несучої здатності і деформативності з'єднань її елементів на основі експериментальних даних. Друга вимога забезпечується захисними заходами проти биоповреждения деревини, що відповідають умовам служби конструкції.

При виконанні перерахованих вимог тривала несуча здатність конструкції визначається властивостями її основного матеріалу - деревини і може прогнозуватися за допомогою виразу (111.45) на підставі результатів короткочасних випробувань дослідних зразків конструкцій. Випробування проводяться з точним виконанням тимчасового режиму навантаження і визначенням значення руйнівного навантаження Иt і часу t, т. е. тривалості випробувань, наведеної до постійного дії руйнівного навантаження Иit. При цьому шукану тривалу несучу здатність випробувань конструкції іт знаходять з виразу

   наступна --» Основні види з'єднань і вимоги до них
загрузка...
© om.net.ua