Образец стандартных размеров вырезанный из древесины дуба имеет массу 8

Образец стандартных размеров, вырезанный из древесины дуба, имеет массу 8,76 г и показал при сжатии вдоль волокон предел прочности, равный 37,1 МПа. Найти влажность древесины дуба и предел прочности при 12 %-ной влажности, если полностью высушенный такой же образец древесины дуба имеет массу, равную 7,0 г.

Решение задачи

Влажностью (абсолютной) древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах:
W=m1-m2m2∙100%(1)
где W – влажность древесины, %;
m1 – масса образца влажной древесины, г;
m2 – масса образца абсолютно сухой древесины, г.
В практике влажность древесины определяют методом высушивания и приборами – электровлагомерами. Влажность обычно определяют с точностью до 0,1%.
В древесине различают влагу связанную и свободную. Свободная заполняет полости клеток и пространства между клетками, а связанная пропитывает клеточные оболочки. Свободная влага удаляется из древесины легко, а удаление связанной влаги требует дополнительных затрат энергии. Общее количество влаги в древесине складывается из свободной и связанной влаги. Максимальное количество связанной влаги составляет примерно 30% и мало зависит от породы древесины. Предельное количество свободной влаги зависит от плотности, т.е. от того, как велик объем пусто в древесине, который может быть заполнен водой.
Состояние древесины, при котором клеточные оболочки содержат максимальное количество связанной влаги, а в полостях клеток находится только воздух, называется пределом гигроскопичности.
Влажность, соответствующая пределу гигроскопичности, при комнатной температуре 20ºС составляет 30% и практически не зависит о породы. При изменении гигроскопической влажности размеры и свойства древесины резко изменяются.
В практике различают такие ступени влажности древесины:
мокрая – длительное время находившаяся в воде, влажность выше 100%
свежесрубленная – влажность 50-100%
воздушно-сухая – долгое время хранившаяся на воздухе, влажность 15-20%;
комнатно-сухая – влажность 8-12%
абсолютно-сухая – влажность около 0%.

По условию задачи масса образца дуба при искомой влажности W равна m1=8,76 г, а после полной усушки при влажности 0% масса стала m2=7,0 г. Пользуясь зависимостью (1), определим искомую влажность дуба:
W=m1-m2m2∙100%=8,76-7,07,0∙100%=25,1 %
Таким образом, искомая влажность древесины составляет 25,1%.

Прочностью называется способность сопротивляться разрушению от механических усилий, характеризующаяся пределом прочности. При определении прочности используют такие виды действия внешний сил: сжатие, растяжение, изгиб поперечный и продольный, сдвиг, кручение. Для древесины каждый вид нагружения подразделяется в зависимости от действия силы по отношению к направлению волокон и годичных слоев, например, сжатие может быть вдоль и поперек волокон.
Существенное влияние на прочность древесины оказывает только связанная влага, содержащаяся в клеточных оболочках. При увеличении связанной влаги прочность древесины уменьшается (особенно при влажности 20-25%). Показатели пределов прочности можно сравнивать только при одинаковой влажности древесины. Показатели физико-механических свойств древесины должны быть приведены к стандартной влажности 12%.
Для пересчета показателей механических свойств к стандартной влажности пользуются следующей формулой:
B12=BW1+α(W-12)(2)
где В12 – показатель свойства при влажности 12%;
ВW – показатель свойства при влажности W;
W – влажность древесины в момент испытаний;
α – поправочный коэффициент на влажность, показывающий, насколько меняется показатель свойства при изменении влажности на 1%.
Испытание древесины на сжатие вдоль волокон является наиболее распространенным. При этом используются стандартные образцы в форме прямоугольный призмы с основанием 20х20 мм и высотой (вдоль волокон) 30мм.

Рис. 1 – Стандартный образец для испытаний на сжатие

Образец устанавливается в специальном приспособлении, нагружение производят равномерно со средней скоростью возрастания усилий 2500±5000 кгс/мин. Образец доводят до разрушения, фиксируя максимальную нагрузку, которую древесина смогла выдержать Pmax.
Предел прочности считают по зависимости:
σW=Pmaxab(3)
где Pmax – максимальная нагрузка, Н;
a – толщина образца, мм;
b – ширина образца, мм.
После испытания по формуле (2) показатели прочности пересчитывают к стандартной влажности. Поправочный коэффициент α для всех пород равен 0,04.

По условию задачи прочность дуба ϬW=37,1 МПа. Выше мы установили, что такую прочность дуб имеет при влажности 25,1%. Тогда при стандартной влажности 12% прочность образца дуба в соответствии с формулой (2) равна:

σ12=σ25,1∙1+0,04∙25,1-12=37,1∙1+0,04∙25,1-12=56,5 МПа

На странице представлен фрагмент работы. Его можно использовать, как базу для подготовки.

Заказать полное решение

Часть выполненной работы