Mechanické Vlastnosti Dreva: čo Má? Čo Je Sila, Od čoho Závisí A Ako Sa Líši Od Elasticity? Aké ďalšie Vlastnosti Sú Mechanické?

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-15 04:18

Drevo je pomerne populárny materiál, ktorý nachádza svoje uplatnenie v rôznych oblastiach ľudského života. Zároveň nie každý vie, že suroviny majú množstvo jedinečných vlastností. Dnes sa v našom článku bližšie pozrieme na mechanické vlastnosti dreva.

Zvláštnosti

Mechanické vlastnosti dreva charakterizujú celkovú kvalitu materiálu a sú s ním priamo úmerné. Medzi najdôležitejšie ukazovatele mechanickej pevnosti patrí schopnosť stromu odolávať zaťaženiu statickým aj dynamickým typom.

Pre to Aby sa určili mechanické vlastnosti materiálu, materiál sa napína, stláča, ohýba a strihá . Je potrebné mať na pamäti, že drevo sa nazýva anizotropný materiál, surovina môže mať rôzne vlastnosti v závislosti od smeru, v ktorom je ovplyvnená. Celkovo existujú 2 smery: radiálny a tangenciálny.

Čo je sila a od čoho závisí?

Najdôležitejšou mechanickou vlastnosťou dreva je jeho pevnosť. Pevnostné charakteristiky majú priamy vplyv na to, ako a na akej úrovni môže materiál odolávať nežiaducim zlomeninám a odolávať im.

Stojí za zmienku skutočnosť, že existuje priamy vzťah medzi silou a smerom nárazu na drevo. Sila suroviny je teda 20 -krát zvýšená, keď je náraz pozdĺž vlákien, ako keby bol tlak aplikovaný naprieč.

Strednú (takzvanú „strednú“) triedu zaberajú ihličnany . Vyššie sadzby sú charakteristické napríklad pre brezu - preto sú z nej veľmi často vyrábané rôzne nosné a nosné konštrukcie, ako aj prvky, pre ktoré je dôležitá zvýšená odolnosť proti opotrebovaniu.

Je to zaujímavé. Ukazovatele prípustnej pevnosti a jej limity (minimálne aj maximálne) nie je možné určiť nezávisle doma. Takéto postupy sa vykonávajú výlučne v laboratórnych podmienkach. Experimenty a experimenty sa zároveň vykonávajú výlučne na základe súčasných štátnych predpisov.

Treba poznamenať, že úroveň pevnosti a pružnosti je ovplyvnená úrovňou vlhkosti . Po zvlhčení teda vo vnútri dreva dochádza k špecifickým reakciám, ktoré znižujú jeho pevnosť. Toto ustanovenie je navyše relevantné iba vtedy, ak vlhkosť stúpne na 25%. Ďalšie zvlhčovanie sa nelíši v žiadnych významných reakciách a neovplyvňuje ukazovatele pevnosti. Odborníci to chápu.

Pre to na porovnanie ukazovateľov pevnosti rôznych hornín sa musíte uistiť, že ich ukazovatele vlhkosti sú totožné - iba v tomto prípade je možné hovoriť o objektívnom a nestrannom výsledku.

Pri meraní pevnosti je okrem vlhkosti dôležité venovať pozornosť aj povahe a trvaniu zaťaženia . Napríklad statické zaťaženia sú konštantné. Okrem toho sa vyznačujú pomalým a postupným nárastom. Na druhej strane sú dynamické zaťaženia relatívne krátke. Tak či onak, oba zaťaženia môžu zničiť drevo.

Je tiež potrebné mať na pamäti, že ukazovatele pevnosti, jej limity a limity sa líšia v závislosti od konkrétneho typu deformácie

Strečing . Ak hovoríme o pevnosti v ťahu dreva, potom je tento ukazovateľ 1 300 kgf / cm2 (a tento parameter je relevantný pre všetky odrody). V takejto situácii má vnútorná štruktúra dreva rozhodujúci význam. Ak sú vlákna usporiadané správne a štruktúrované, pevnosť sa zvyšuje (a naopak). Pevnosť sa líši v závislosti od toho, či je drevo natiahnuté pozdĺž alebo naprieč. V prvom prípade je indikátor dosť veľký a v druhom je 20 -krát menší a dosahuje 65 kgf / cm2. Vďaka týmto mechanickým vlastnostiam sa drevo zriedka používa na výrobu výrobkov, ktoré pôsobia v priečnom napätí.

Kompresia Ako každý iný vplyv na drevo, môže byť vykonávaný v pozdĺžnom aj priečnom smere. Ak hovoríme o stlačení pozdĺž vlákien, potom stojí za zmienku, že v tomto prípade sa hornina skráti (takto sa deformačný proces prejaví vonku). Malo by sa tiež pamätať na to, že pevnosť dreva, ktoré nie je stlačené pozdĺž, ale naprieč, je výrazne znížená, konkrétne o 8 -krát. V laboratórnych podmienkach je strom stlačený v radiálnom a tangenciálnom smere. V priebehu týchto experimentov vedci s istotou zistili, že pevnosť v tlaku rôznych hornín nie je rovnaká. Horniny s jadrovými lúčmi sa teda vyznačujú vyššími ukazovateľmi pri radiálnej kompresii. Na druhej strane ihličnaté stromy vykazujú dosť vysoké hodnoty pevnosti aj pri tangenciálnom stlačení.

Statický ohyb . Charakteristickou črtou tohto typu nárazu, ako je statické ohýbanie, je to, že rôzne vrstvy dreva majú rôzne účinky, konkrétne horné vrstvy dreva sú namáhané tlakom a spodné - tiahnuce sa pozdĺž vlákien. Medzi hornou a dolnou vrstvou je špeciálna vrstva, ktorá nepociťuje žiadny tlak. Tradične sa táto vrstva nazýva neutrálna. Spočiatku deštrukcia materiálu začína v spodnej natiahnutej zóne, v súvislosti s ktorou sa trhajú extrémne drevené vlákna. Existuje priemerný index pevnosti, ktorý je typický pre veľký počet drevín, je 1 000 kgf / cm2 (pričom od tohto ukazovateľa môžu existovať odchýlky v závislosti od jedinečných ukazovateľov každého konkrétneho druhu, ako aj od úrovne vlhkosť).

Shift . Šmyk je v zásade deformácia, čo je posun jednej časti voči druhej. Existuje niekoľko rôznych typov strihu: strih (môže sa vyskytnúť v ľubovoľnom smere) a strih. V tomto prípade je obzvlášť dôležité sledovať, ako silný strom zostáva. Čipovanie pozdĺžne negatívne ovplyvňuje ukazovatele pevnosti, hornina zostáva pri priečnom štiepaní silnejšia.

Ako sme videli, pevnosť je najdôležitejšou mechanickou charakteristikou dreva. Jeho hladinu môžu súčasne ovplyvniť rôzne vplyvy. Všetky tieto faktory by sa mali brať do úvahy počas prevádzky materiálu, aby nedošlo k narušeniu jeho integrity.

Ďalšie základné mechanické vlastnosti

Drevo sa okrem pevnosti vyznačuje aj ďalšími mechanickými a fyzikálno-mechanickými vlastnosťami. Pozrime sa podrobnejšie na tie hlavné.

Tvrdosť

V prvom rade je potrebné povedať o takej vlastnosti prírodného materiálu, ako je tvrdosť. Tvrdosť je jednou z najdôležitejších vlastností materiálu a je schopnosťou suroviny odolávať prenikaniu pevného telesa určitého tvaru . Rozlišujte koncovú a bočnú tvrdosť (v závislosti od strany ovplyvneného materiálu). Koncová tvrdosť je z hľadiska svojho výkonu vyššia.

Dôležité. Je potrebné poznamenať túto skutočnosť: napriek tomu, že niektoré druhy dreva sa vyznačujú zvýšenou úrovňou tvrdosti, tento materiál je v týchto vlastnostiach stále horší ako suroviny, ako napríklad kov.

V závislosti od ukazovateľov tvrdosti je taký stavebný materiál ako drevo rozdelený do 3 hlavných skupín:

• mäkké (napríklad borovica, smrek, céder, jedľa, lipa, osika, jelša, gaštan atď.);
• pevný;
• extra ťažké.

Pri výrobe určitých výrobkov je preto veľmi dôležité vziať do úvahy taký parameter, ako je tvrdosť. Napríklad je žiaduce vyrábať dekoratívne prvky z mäkkých odrôd a na vytváranie podporných štruktúr sú vhodné iba obzvlášť tvrdé odrody.

Pri aplikácii a spracovaní materiálu je rozhodujúca tvrdosť dreva . V závislosti od vašich konkrétnych potrieb a rozsahu použitia dreva môže byť najrelevantnejšia a najvhodnejšia jedna alebo druhá možnosť.

Sila nárazu

Ďalšou dôležitou charakteristikou, ktorá sa líši medzi určitými druhmi dreva (napríklad javor a smrek), je rázová húževnatosť. Táto vlastnosť určuje a určuje schopnosť materiálu absorbovať dynamické zaťaženie . Zároveň platí, že čím vyššia je rázová húževnatosť, tým menšie poškodenie a porušenie integrity budete na strome v procese pôsobenia týchto veľmi dynamických zaťažení pozorovať. Vo všeobecnosti môžeme povedať, že pre väčšinu plemien je tento ukazovateľ na pomerne vysokej úrovni.

Odolnosť voči opotrebovaniu

Osobitná pozornosť by sa mala venovať odolnosti voči opotrebovaniu, pretože práve tento parameter určuje, či je drevo schopné odolávať voči dlhodobému zaťaženiu trením. V závislosti od toho, ako vysoká je odolnosť proti opotrebovaniu, sa prípadná životnosť materiálu výrazne líši . Úroveň odolnosti proti opotrebeniu je rozhodujúcim spôsobom ovplyvnená smerom rezu a jedinečnými charakteristikami každého konkrétneho druhu dreva. Malo by sa pamätať na to, že pre koncové povrchy je charakteristická vysoká odolnosť proti opotrebovaniu. Pokiaľ ide o odolnosť proti opotrebovaniu, suché a mokré drevo sa líši - prvé má vyššiu úroveň.

Schopnosť držať kovové úchytky

Ako bolo uvedené vyššie, drevo je jedným z najobľúbenejších, najrozšírenejších a najžiadanejších materiálov, ktoré sa používajú na výrobu nábytku, dekoratívnych prvkov a veľkého počtu ďalších výrobkov. Pri spracovaní je preto do neho vtlačený veľký počet spojovacích materiálov, najčastejšie - kov . Preto je taký ukazovateľ, akým je schopnosť držať kovové spojovacie prvky, mimoriadne dôležitý. Napríklad klince môžu prerezávať alebo oddeľovať vlákna stromu a skrutky môžu vlákna zachytávať.

Schopnosť ohýbať sa

Na výrobu funkčných a esteticky príjemných výrobkov je potrebné drevo skladať. V tomto ohľade je schopnosť ohýbať sa ďalšou dôležitou mechanickou vlastnosťou dreva. Upozorňujeme, že rôzne plemená majú rôzne úrovne ohybových schopností . Napríklad, pokiaľ ide o ihličnaté stromy, platí pravidlo, že pri ohýbaní ihiel je potrebné ich navlhčiť, ale suchý strom sa prakticky neohýba (a keď je aplikovaný vysoký tlak, môže sa vôbec zlomiť).

Deformovateľnosť

Deformačné charakteristiky sú tiež nevyhnutné. Ovplyvňujú to, ako rýchlo (ak vôbec) sa dreviny zotavia z krátkodobého dynamického vplyvu. V kombinácii s deformovateľnosťou zohráva dôležitú úlohu aj taká charakteristika, ako je model pružnosti.

Vzhľadom na to, že drevo sa používa v rôznych sférach ľudského života a patrí k najžiadanejším materiálom, je veľmi dôležité podrobne poznať všetky jeho vlastnosti. Preto pred použitím materiálu na výrobu určitých výrobkov (napríklad nábytok, dekoratívne prvky atď.) všetky chemické, fyzikálne a mechanické vlastnosti by mali byť starostlivo preskúmané. Iba tak bude váš výrobok odolný a spoľahlivý. Pamätajte si, že rôzne druhy dreva sú vhodné na rôzne účely. Niektoré horniny navyše nemožno vôbec odhaliť, inak sa jednoducho zrútia. Tieto znalosti sú obzvlášť dôležité pre profesionálnych stolárov a ďalších zástupcov stavebného priemyslu.