Физические и механические свойства древесины.

Физические и механические свойства древесины.

характеризуются её внешним видом (цвет, блеск, текстура), плотностью, влажностью, гигроскопичностью, теплоёмкостью и др. Древесину как материал используют в натуральном виде (лесоматериалы, пиломатериалы), а также после специальной физико-химической обработки.

Важное декоративное свойство и диагностический признак - цвет древесины., характеристики которого изменяются в широких пределах (цветовой тон 578-585 нм, чистота цвета 30-60%, светлота 20-70%). Блеск наблюдается у древесины некоторых лиственных пород, особенно на радиальном разрезе. Текстура - рисунок древесины, образующийся при перерезании анатомических элементов ее структуры, - особенно эффектна у лиственных пород.

Механические свойства древесины

характеризуют ее способность сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок). К ним относятся прочность, твердость, деформативность, ударная вязкость. Прочность Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Она зависит от направления действующей нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности - напряжением, при котором разрушается образец. Различают основные виды действия сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание.

Твердость Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел.

Основные прочностные показатели древесины сравнительно по породам ( при влажности 12 процентов) , приведены в следующей таблице

Сокращения : рад. - радиальный, танг. - тангенциальный, торц. - торцовый

По твердости торцевой поверхности древесина разделяется на три группы - мягкие - 40 Н/кв. мм, твердые 41- 80, и очень твердые - более 80 Н/кв. мм.

Источник : " Справочное пособие по деревообработке" , В.В. Кислый, П.П.Щеглов и др. издание "Бриз", 1995 г.г.

Как видно из таблицы, прочностные свойства древесины зависят от ее плотности. На величину прочности и твердости оказывает большое влияние и влажность древесины. При увеличении влажности, прочность и твердость материала существенно снижаются. Например, у большинства пород при увеличении влажности с 12 до 30 процентов, предел прочности на изгиб уменьшается в 1,6 - 1,7 раза, а торцевая твердость - в 1,5 - 2 раза и более. Прочностные показатели древесины, вследствие ее выраженной анизотропии, существенно зависят от направления приложения нагрузки. Например, твердость торцовой поверхность выше тангенциальной и радиальной на 30 - 40 %.

По удельной прочности при растяжении вдоль волокон , т.е. прочности приведенной к единице массы , древесина не уступает конструкционной стали и дюралюминию, см. таблицу

Сравнительная удельная прочность некоторых конструкционных материалов

Важным конструктивным показателем древесины является коэфициент разбухания (определяемый в процентах на процент влажности), котрый для указанных в таблице пород находится в следующих пределах:

  • в радиальном направлении от 0,11 до 0,29,
  • в тангенциальном направлении - от 0,26 до 0,38
  • в объеме от 0,39 до 0,65.

Свойства природной древесины могут быть существенно изменены путем специальных ее обработок, называемых модификацией .

Иллюстрации к методам определения основных прочностных показателей древесины см. на http://www.wood.ru/ru/index.php3?reg=1&pag=lpsmeh

Перечень стандартов на основные методы испытаний древесины

Номер стандарта стр. Наименование стандарта ГОСТ 16483.0-89 11 Древесина. Общие требования к физико-механическим испытаниям Wood. General requirements to physical and mechanical tests ГОСТ 16483.1-84 7 Древесина. Метод определения плотности Wood. Method for determination of density ГОСТ 16483.10-73 7 Древесина. Методы определения предела прочности при сжатии вдоль волокон Wood. Methods for determination of ultimate strength in compression parallel the grain ГОСТ 16483.11-72 6 Древесина. Метод определения условного предела прочности при сжатии поперек волокон Wood. Method for determination of conventional ultimate strength in compression perpendicular to grain ГОСТ 16483.12-72 4 Древесина. Метод определения предела прочности при скалывании поперек волокон Wood. Method for determination of ultimate strength in shearing perpendicular to grain ГОСТ 16483.13-72 4 Древесина. Метод определения предела прочности при перерезании поперек волокон Wood. Method for determination of ultimate strength in cutting perpendicular to grain ГОСТ 16483.14-72 7 Древесина. Методы испытаний на разбухание Wood. Methods for swelling testing ГОСТ 16483.15-72 5 Древесина. Метод определения водопроницаемости Wood. Determination method of watertightness ГОСТ 16483.16-81 7 Древесина. Метод определения ударной твердости Wood. Method for determination of impact hardness ГОСТ 16483.17-81 7 Древесина. Метод определения статической твердости Wood. Method for determination of static hardness ГОСТ 16483.18-72 4 Древесина. Метод определения числа годичных слоев в 1 см и содержания поздней древесины в годичном слое Wood. Method for determination the number of annual rings in 1 cm and content of latewood in an annual ring ГОСТ 16483.19-72 3 Древесина. Метод определения влагопоглощения Wood. Determination method of moisture absorption ГОСТ 16483.2-70 6 Древесина. Метод определения условного предела прочности при местном смятии поперек волокон Wood. Method for determination of conventional ultimate strength in local compression perpendicular to grain ГОСТ 16483.20-72 3 Древесина. Метод определения водопоглощения Wood determination method of water absorption ГОСТ 16483.21-72 5 Древесина. Методы отбора образцов для определения физико-механических свойств после технологической обработки Wood. Methods of testing for determination of physico-mechanical characteristics after technological treatment ГОСТ 16483.22-81 4 Древесина. Метод определения сопротивления раскалыванию Wood. Method of cleavage strength determination ГОСТ 16483.23-73 4 Древесина. Метод определения предела прочности при растяжении вдоль волокон Wood. Method for determination of ultimate strength in tension along the grain ГОСТ 16483.24-73 4 Древесина. Метод определения модуля упругости при сжатии вдоль волокон Wood. Determination method of modulus of elasticity in compression along fibres ГОСТ 16483.25-73 6 Древесина. Метод определения модуля упругости при сжатии поперек волокон Wood. Determination method of modulus of elasticity in commpression across fibres ГОСТ 16483.26-73 7 Древесина. Метод определения модуля упругости при растяжении вдоль волокон Wood. Determination method of modulus of elasticity in tension along fibres ГОСТ 16483.27-73 7 Древесина. Метод определения модуля упругости при растяжении поперек волокон Wood. Determination method of modulus of elasticity in tension along fibres ГОСТ 16483.28-73 6 Древесина. Метод определения предела прочности при растяжении поперек волокон Wood. Method for determination of ultimate tensile strength across the grain ГОСТ 16483.29-73 7 Древесина. Метод определения коэффициентов поперечной деформации Wood. Method for determination of factors of cross-sectional deformation ГОСТ 16483.3-84 6 Древесина. Метод определения предела прочности при статическом изгибе Wood. Method of static bending strength determination ГОСТ 16483.30-73 7 Древесина. Метод определения модулей сдвига Wood. Method for determination of modulus of shear ГОСТ 16483.31-74 8 Древесина. Резонансный метод определения модулей упругости и сдвига и декремента колебаний Wood. Resonance method for determination of modulus of elasticity and shear and decrement vibrations ГОСТ 16483.32-77 6 Древесина. Метод определения предела гигроскопичности Wood. Method for determination of ultimate hygroscopicity ГОСТ 16483.33-77 7 Древесина. Метод определения удельного сопротивления выдергиванию гвоздей и шурупов Wood. Method for determination of resistivity to nail and woodscrew withdrawal ГОСТ 16483.34-77 7 Древесина. Метод определения газопроницаемости Wood. Method of gas permeability determination ГОСТ 16483.35-88 7 Древесина. Метод определения разбухания Wood. Method for determination of swelling ГОСТ 16483.37-88 7 Древесина. Метод определения усушки Wood. Method for determination shrinkage ГОСТ 16483.39-81 7 Древесина. Метод определения показателя истирания Wood. Method for determination of wear-proofness index ГОСТ 16483.4-73 5 Древесина. Методы определения ударной вязкости при изгибе Wood. Methods for determination of impact bending strength ГОСТ 16483.5-73 7 Древесина. Методы определения предела прочности при скалывании вдоль волокон Wood. Methods for determination of ultimate shearing strength parallel to grain ГОСТ 16483.6-80 7 Древесина. Метод отбора модельных деревьев и кряжей для определения физико-механических свойств древесины насаждений Wood. Method of selection of model trees and logs for determination of physical and mechanical properties of wood plantations ГОСТ 16483.7-71 4 Древесина. Методы определения влажности Wood. Methods for determination of moisture content ГОСТ 16483.9-73 7 Древесина. Методы определения модуля упругости при статическом изгибе Wood. Methods for determination of modulus of elasticity in static bending ГОСТ 16543-71 6 Деревообрабатывающее оборудование. Станки круглопильные обрезные. Основные параметры Edgihg saws. Basic parameters ГОСТ 16588-91 8 Пилопродукция и деревянные детали. Методы определения влажности Sawn products and wooden details. Methods for determining moisture content

ГОСТ 21554.1-81 12 Пиломатериалы и заготовки. Методы определения модуля упругости при статическом изгибе Sawn timber and blanks. Methods for determination of modulus of elasticity in static bending ГОСТ 21554.2-81 9 Пиломатериалы и заготовки. Метод определения предела прочности при статическом изгибе Sawn timber and blanks. Method for determination of ultimate strength in static bending ГОСТ 21554.3-82 8 Пиломатериалы и заготовки. Метод контроля прочности при изгибе, растяжении и сжатии Sawn timber and blanks. Method for control of strength by mobulus of elasticity in static bending ГОСТ 21554.4-78 4 Пиломатериалы и заготовки. Метод определения предела прочности при продольном сжатии Sawn timber and semi-manufactures. Method for determining the ultimate strength in comression parallel to grain ГОСТ 21554.5-78 14 Пиломатериалы и заготовки. Метод определения предела прочности при продольном растяжении Sawn timber and semi-manufactures. Method for determining the ultimate strength in tension parallel to grain ГОСТ 21554.6-78 9 Пиломатериалы и заготовки. Метод определения предела прочности при скалывании вдоль волокон Sawn timber and semi-manufactures. Method for determining the ultimate strength in shearing parallel to grain

Наука изучающая свойства древесины называется древесиноведение. По этой дисциплине написано большое количество книг и трудов.

Зарубежные материалы on-line ,

смотреть из книги Forest Products Laboratory. 1999. Wood handbook--Wood as an engineering material. Gen. Tech. Rep. FPL-GTR-113. Madison, WI: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, англ.. 463 стр. ссылка https://dwg.ru/dnl/5103

Mechanical Properties of Wood , David W. Green, Jerrold E. Winandy, and David E. Kretschmann (PDF 1.2 MB , на английском языке, объем текста 46 страниц , включая таблицы и иллюстрации). Данные приведены по важнейшим американским породам и породам импортируемым в США, ссылка https://www.fpl.fs.fed.us/documnts/fplgtr/fplgtr190/chapter_05.pdf

Американские статьи по различным вопросам, касающимся свойств древесины и древесных материалов см. на сайте Forest Product laboratory https://www.fpl.fs.fed.us

Составил Абушенко Александр Викторович сентябрь 2003

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎