Właściwości Mechaniczne Drewna: Co To Ma? Czym Jest Siła, Od Czego Zależy I Czym Różni Się Od Elastyczności? Jakie Inne Właściwości Mają Właściwości Mechaniczne?

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-15 04:17

Drewno to dość popularny materiał, który znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach życia człowieka. Jednocześnie nie każda osoba wie, że surowce mają szereg unikalnych cech. Dzisiaj w naszym artykule przyjrzymy się bliżej właściwościom mechanicznym drewna.

Osobliwości

Właściwości mechaniczne drewna charakteryzują ogólną jakość materiału i są do niej wprost proporcjonalne. Do najważniejszych wskaźników wytrzymałości mechanicznej należy zdolność drzewa do wytrzymywania obciążeń zarówno typu statycznego, jak i dynamicznego.

Za to aby określić właściwości mechaniczne materiału, rozciąga się go, ściska, zgina i ścina . Należy pamiętać, że drewno nazywane jest odpowiednio materiałem anizotropowym, surowiec może mieć różne właściwości w zależności od kierunku, w którym ma on wpływ. Łącznie istnieją 2 kierunki: promieniowy i styczny.

Czym jest siła i od czego ona zależy?

Najważniejszą cechą mechaniczną drewna jest jego wytrzymałość. Właściwości wytrzymałościowe mają bezpośredni wpływ na to, jak i na jakim poziomie materiał może oprzeć się niepożądanym pęknięciom.

Warto zwrócić uwagę na fakt, że istnieje bezpośredni związek pomiędzy wytrzymałością a kierunkiem uderzenia w drewno. Tak więc wytrzymałość surowca jest 20-krotnie większa, gdy uderzenie następuje wzdłuż włókien, niż gdy nacisk jest przykładany w poprzek.

Klasę średnią (tzw. „pośrednią”) zajmują drzewa iglaste . Wyższe stawki są charakterystyczne np. dla brzozy - dlatego bardzo często wykonuje się z niej różne konstrukcje nośne i nośne, a także elementy, dla których ważna jest zwiększona odporność na zużycie.

To interesujące. Wskaźników dopuszczalnej siły i jej granic (zarówno minimalnych, jak i maksymalnych) nie można określić niezależnie w domu. Takie procedury są wykonywane wyłącznie w warunkach laboratoryjnych. Jednocześnie eksperymenty i eksperymenty przeprowadzane są wyłącznie na podstawie obowiązujących przepisów państwowych.

Należy zauważyć że poziom wytrzymałości i elastyczności zależy od poziomu wilgoci . Tak więc, po zwilżeniu, wewnątrz drewna zachodzą specyficzne reakcje, które zmniejszają jego wytrzymałość. Co więcej, przepis ten ma zastosowanie tylko wtedy, gdy poziom wilgoci wzrasta do 25%. Dalsze nawilżanie nie różni się żadnymi znaczącymi reakcjami i nie wpływa na wskaźniki wytrzymałości. Eksperci to rozumieją.

Za to aby porównać wskaźniki wytrzymałości różnych skał, należy upewnić się, że ich wskaźniki wilgotności są identyczne - tylko w tym przypadku można mówić o obiektywnym i bezstronnym wyniku.

Oprócz wilgoci przy pomiarze wytrzymałości należy również zwrócić uwagę na charakter i czas trwania obciążeń . Na przykład obciążenia statyczne są stałe. Ponadto charakteryzują się powolnym i stopniowym wzrostem. Z drugiej strony obciążenia dynamiczne są stosunkowo krótkie. Tak czy inaczej oba ładunki mogą niszczyć drewno.

Należy również pamiętać, że wskaźniki wytrzymałości, jej granice i granice różnią się w zależności od konkretnego rodzaju odkształcenia

Rozciąganie . Jeśli mówimy o wytrzymałości drewna na rozciąganie, wskaźnik ten wynosi 1300 kgf / cm2 (a ten parametr jest odpowiedni dla wszystkich odmian). W takiej sytuacji wewnętrzna struktura drewna ma decydujące znaczenie. Jeśli włókna są ułożone prawidłowo i ustrukturyzowane, wtedy wytrzymałość wzrasta (i odwrotnie). Wytrzymałość różni się w zależności od tego, czy drewno jest rozciągnięte wzdłuż czy w poprzek. W pierwszym przypadku wskaźnik jest dość duży, a w drugim jest 20 razy mniejszy i wynosi 65 kgf/cm2. To właśnie z powodu tych cech mechanicznych drewno jest rzadko używane do tworzenia produktów, które działają w naprężeniu poprzecznym.

Kompresja . Jak każde inne uderzenie w drewno, można go wykonać zarówno w kierunku wzdłużnym, jak i poprzecznym. Jeśli mówimy o ściskaniu wzdłuż włókien, to warto zauważyć, że w tym przypadku skała ulegnie skróceniu (tak będzie manifestował się proces deformacji na zewnątrz). Należy również pamiętać, że wytrzymałość drewna, które jest ściskane nie wzdłuż, ale w poprzek, jest znacznie zmniejszona, a konkretnie 8-krotnie. W warunkach laboratoryjnych drzewo jest ściskane w kierunku promieniowym i stycznym. W trakcie przeprowadzania takich eksperymentów naukowcy ustalili na pewno, że wytrzymałość różnych skał na ściskanie nie jest taka sama. Tak więc skały z promieniami rdzenia wyróżniają się wyższymi wskaźnikami pod ściskaniem promieniowym. Z drugiej strony drzewa iglaste wykazują dość wysokie wartości wytrzymałości nawet przy ściskaniu stycznym.

Gięcie statyczne . Charakterystyczną cechą tego typu uderzeń, takich jak zginanie statyczne, jest to, że różne warstwy drewna otrzymują różne efekty, a mianowicie górne warstwy drewna są poddawane naprężeniom ściskającym, a dolne rozciągają się wzdłuż włókien. Pomiędzy górną i dolną warstwą znajduje się specjalna warstwa, która nie jest poddawana żadnemu naciskowi. Tradycyjnie ta warstwa nazywana jest neutralną. Początkowo niszczenie materiału rozpoczyna się w dolnej strefie rozciągniętej, w związku z czym rozrywane są skrajne włókna drewna. Istnieje średni wskaźnik wytrzymałości, który jest typowy dla dużej liczby gatunków drzew, wynosi 1000 kgf / cm2 (podczas gdy mogą występować odchylenia od tego wskaźnika w zależności od unikalnych wskaźników każdego konkretnego gatunku, a także od poziomu wilgoć).

Zmiana . Zasadniczo ścinanie to odkształcenie, które polega na przemieszczeniu jednej części względem drugiej. Istnieje kilka różnych rodzajów ścinania: ścinanie (może wystąpić w dowolnym kierunku) i ścinanie. W takim przypadku szczególnie ważne jest monitorowanie, jak silne pozostaje drzewo. Tak więc odpryskiwanie wzdłuż negatywnie wpływa na wskaźniki wytrzymałości, skała pozostaje silniejsza podczas odpryskiwania poprzecznego.

Jak widzieliśmy, najważniejszą cechą mechaniczną drewna jest wytrzymałość. Jednocześnie różne wpływy mogą wpływać na jego poziom. Wszystkie te czynniki należy wziąć pod uwagę podczas działania materiału, aby nie naruszyć jego integralności.

Inne podstawowe właściwości mechaniczne

Oprócz wytrzymałości drewno charakteryzuje się również innymi właściwościami mechanicznymi i fizyko-mechanicznymi. Przyjrzyjmy się bliżej głównym.

Twardość

Przede wszystkim należy powiedzieć o takiej charakterystyce naturalnego materiału, jak twardość. Twardość jest jedną z najważniejszych cech materiału i jest zdolnością surowca do opierania się penetracji ciała stałego o określonym kształcie . Rozróżnij twardość końcową i boczną (w zależności od strony materiału, której to dotyczy). Twardość końcowa jest wyższa pod względem wydajności.

Ważny. Należy zauważyć ten fakt: pomimo tego, że niektóre rodzaje drewna wyróżniają się podwyższonym poziomem twardości, materiał ten jest nadal gorszy pod względem tych właściwości od takich surowców, jak na przykład metal.

W zależności od wskaźników twardości taki materiał budowlany jak drewno dzieli się na 3 główne grupy:

• miękkie (na przykład sosna, świerk, cedr, jodła, lipa, osika, olcha, kasztan itp.);
• solidny;
• bardzo trudne.

W związku z tym przy wytwarzaniu niektórych produktów bardzo ważne jest uwzględnienie takiego parametru, jak twardość. Na przykład pożądane jest wytwarzanie elementów dekoracyjnych z miękkich odmian, a do tworzenia konstrukcji wsporczych nadają się tylko szczególnie twarde odmiany.

Twardość drewna ma kluczowe znaczenie podczas nakładania i obróbki materiału . W zależności od konkretnych potrzeb i zakresu zastosowania drewna, ta lub inna opcja może być najbardziej odpowiednia i odpowiednia.

Siła uderzenia

Inną ważną cechą, która różni się między niektórymi rodzajami drewna (na przykład klonem i świerkiem) jest udarność. Ta właściwość określa i określa zdolność materiału do pochłaniania obciążeń dynamicznych . Jednocześnie im wyższa siła uderzenia, tym mniej uszkodzeń i naruszeń integralności można zaobserwować na drzewie w procesie przykładania tych bardzo dynamicznych obciążeń. Ogólnie można powiedzieć, że dla większości ras wskaźnik ten jest na dość wysokim poziomie.

Odporność na zużycie

Szczególną uwagę należy zwrócić na odporność na zużycie, gdyż to właśnie ten parametr decyduje o odporności drewna na długotrwałe obciążenia tarcia. W zależności od tego, jak wysoka jest odporność na zużycie, możliwa żywotność materiału będzie się znacznie różnić . Decydujący wpływ na poziom odporności na zużycie ma kierunek cięcia i unikalne właściwości każdego gatunku drewna. Należy pamiętać, że powierzchnie czołowe charakteryzują się wysoką odpornością na zużycie. Pod względem odporności na zużycie, suche i mokre drewno różnią się – pierwsze ma wyższy poziom.

Możliwość trzymania metalowych uchwytów

Jak wspomniano powyżej, drewno jest jednym z najpopularniejszych, najbardziej rozpowszechnionych i poszukiwanych materiałów, z których wykonuje się meble, elementy dekoracyjne i wiele innych produktów. W związku z tym podczas jego przetwarzania wbija się w niego dużą liczbę elementów złącznych, najczęściej metalowych . Dlatego taki wskaźnik, jak zdolność trzymania metalowych elementów złącznych, ma ogromne znaczenie. Na przykład gwoździe mogą przecinać lub rozsuwać włókna drzewa, a śruby mogą chwytać włókna.

Umiejętność zginania

Aby stworzyć funkcjonalne i estetyczne produkty, drewno należy złożyć. W związku z tym zdolność do zginania jest kolejną ważną właściwością mechaniczną drewna. Należy pamiętać, że różne rasy mają różne poziomy zdolności zginania . Na przykład w odniesieniu do drzew iglastych zasada jest taka, że podczas gięcia igieł należy zwilżyć, ale suche drzewo praktycznie się nie zgina (a przy dużym nacisku może w ogóle się złamać).

Odkształcalność

Istotne są również charakterystyki deformacji. Wpływają na to, jak szybko (jeśli w ogóle) gatunki drzew wracają do zdrowia po krótkotrwałym oddziaływaniu dynamicznym. W połączeniu z odkształcalnością ważną rolę odgrywa również taka cecha, jak model sprężystości.

Ze względu na to, że drewno znajduje zastosowanie w różnych sferach życia człowieka i jest jednym z najbardziej poszukiwanych materiałów, bardzo ważne jest dokładne poznanie wszystkich jego właściwości. W związku z tym przed użyciem materiału do tworzenia niektórych produktów (na przykład mebli, elementów dekoracyjnych itp.) wszystkie właściwości chemiczne, fizyczne i mechaniczne powinny być dokładnie zbadane. Tylko wtedy Twój produkt będzie trwały i niezawodny. Pamiętaj, że różne rodzaje drewna nadają się do różnych celów. Ponadto niektórych skał w ogóle nie można odsłonić, w przeciwnym razie po prostu się zawalą. Ta wiedza jest szczególnie istotna dla profesjonalnych stolarzy i innych przedstawicieli branży budowlanej.