Спосіб визначення міцності деревини при розколюванні в процесі тривалого статичного навантаження

Спосіб визначення міцності деревини при розколюванні в процесі тривалого статичного навантаження, що включає прикладання статичного навантаження до призматичного зразка з круглим отвором і концентратором напружень, який відрізняється тим, що концентратор напружень в зразку виконують з внутрішньої сторони отвору по його діаметру паралельно напрямку волокон деревини, а зусилля до зразка прикладають через два вкладиші, встановлені у отворі зразка, які за допомогою елементів кріплення з'єднують з рамками, верхню з яких закріплюють до горизонтальної поперечини пристрою, а до нижньої прикладають тривале статичне навантаження від гир, забезпечуючи постійний рівень нормальних напружень, направлених перпендикулярно до напрямку волокон деревини, при цьому тривалу міцність деревини при розколюванні оцінюють часом випробування до моменту появи тріщин, розшарування або руйнування зразка в залежності від величини створених напружень, які визначають за формулою: Корисна модель відноситься до механічних випробовувань, зокрема може бути використана для визначення міцності деревини при розколюванні вздовж волокон в процесі тривалих статичних навантажень. Тривалі статичні навантаження на деталі дерев'яних конструкцій можуть спричинити втрату їх цілісності внаслідок поступового зменшення міцності матеріалу. В той же час відсутність методик випробування деревини на тривалу міцність не дозволяє виконання раціональних розрахунків по деревоємкості з використанням потенціальних можливостей деревини. Відомі способи визначення опору пластичним деформаціям при тривалих статичних навантаженнях для металів та їх сплавів, згідно яких будують криві повзучості, отримані в результаті випробування циліндричних або плоских зразків на розтяг, як при кімнатних, так і при високих температурах, розрізняючи при цьому три послідовні стадії руйнування зразка: перша нестала, яка відповідає процесам зміцнення металу при деформації, друга - стала, коли швидкість повзучості постійна внаслідок текучості металу і третя - прискорена, коли швидкість деформації зростає до повного руйнування зразка. [Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. Часть вторая. Механические испытания. Конструкционная прочность. М, 1974.]. Поведінка деревини, яка володіє анізотропією властивостей, під впливом зовнішнього навантаження є зовсім іншою і повністю залежить від напрямку діючих зусиль по відношенню до напрямку волокон. Тому випробування деревини на тривалу міцність повинні проводитись з врахуванням конкретних умов роботи деталей в конструкціях з метою визначення мінімальних напружень, що можуть спричинити її руйнування. Для деревини такими напруженнями при розколюванні є нормальні, направлені перпендикулярно до напрямку волокон. В зв'язку з цим, на відміну від випробувань металів і сплавів, при дослідженнях деревини на тривалу міцність виникає потреба в розробці конструкції зразків, пристосувань і схем прикладання зусиль, які відповідають цим умовам. Корисною моделлю ставиться завдання розробки способу, який забезпечить руйнування зразків внаслідок створення нормальних напружень відносно напрямку волокон деревини під час дії тривалого статичного навантаження. Поставлене корисною моделлю завдання зразка, мм2. (19) UA (11) 28594 (13) U sW = P F, Н мм2 , де P - величина вантажу, Н; F робоча площа 3 досягається тим, що у способі визначення міцності деревини при розколюванні в процесі тривалого статичного навантаження, що включає прикладання статичного навантаження до призматичного зразка з круглим отвором і концентратором напружень, згідно корисній моделі концентратор напружень в зразку виконують з внутрішньої сторони отвору по його діаметру паралельно напрямку волокон деревини, а зусилля до зразка прикладають через два вкладиші встановлені у отворі зразка, які за допомогою елементів кріплення з'єднують з рамками, верхню з яких закріплюють до горизонтальної поперечини пристрою, а до нижньої прикладають тривале статичне навантаження від гир, забезпечуючи постійний рівень нормальних напружень направлених перпендикулярно до напрямку волокон деревини, при цьому тривалу міцність деревини при розколюванні оцінюють часом випробування до моменту появи тріщин, розшарування або руйнування зразка в залежності від величини створених напружень, які визначають за формулою: sW P F, Н мм2 = , де P - величина вантажу, Н; F - робоча площа зразка, мм2. На Фіг.1 і Фіг.2 представлені відповідно фронтальна і профільна проекції зразката його конструкція і розміри; на Фіг.3 - схема випробування. Для реалізації способу визначення міцності деревини при розколюванні в процесі тривалого статичного навантаження використовують призматичний зразок 1 розмірами 50x50x140мм з отвором діаметром 30мм та пристрій що містить станину 6 з вертикальною стійкою 7 і горизонтальною поперечиною 8, а також дві верхню 10 і нижню 3 рамки, до яких за допомогою болтів з гайками та шайбами 9 кріплять два напівциліндри 2 і 12. При цьому верхня рамка 10 має шпильку 11 для закріплення її до горизонтальної поперечини 8, а нижня 3 - підвіску 4, до якої прикладають вантаж 5 у вигляді набору гир. В зразку 1 з внутрішньої сторони отвору по його діаметру паралельно напрямку волокон деревини в я кості концентратора напружень виконують пропили шириною 1мм і глибиною 5мм з кутом при вершині a = 60° . Робоча площа зразка становить 15см2. Зразки виготовляють із радіальної і тангенціальної площин згідно ГОСТ 16483.0-89 (Древесина. Общие требования к физико-механическим свойствам). Випробування виконують наступним чином. Два вкладиші 2 і 12 розміщують у отворі зразка 1 і за допомогою болтів з гайками і шайбами 9 приєднують до верхньої 10 і нижньої 3 рамок. Зібраний в такому стані зразок 1 кріплять до горизонтальної поперечини 8, закручуючи гайку на шпильку 11 верхньої 10 рамки. На підвіску 4 нижньої рамки 3 встановлюють гирі 5. 28594 4