Контрольная работа по "Древесиноведение"

где 0 — угол между направлением измерения и радиальным направлением.

От усушки следует отличать сморщивание древесины (коллапс), которое происходит у нагретой древесины вследствие удаления свободной воды при влажности W> W_п.н..

Усушка древесины  учитывается при распиловке брёвен на доски (припуски на усушку), при сушке пиломатериалов, шпона и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача.

 

Определим величину усушки по формуле :  К_в=

0,30=

 

 

В_max=6,6%

 

Найдём ширину тангенциальной доски : В=

 

 

6,6=

 

594=9000-100а

 

а=84 мм.

 

 

Вопрос 21.

 

Электропроводность древесины в различных направлениях и при разной влажности. Способность древесины выдерживать высокое напряжение. Влияние на древесину токов высокой частоты.

 

Ответ.

 

Способность     древесины     проводить электрический  ток  находится  в  обратной  зависимости от  ее электрического сопротивления. В общем случае полное сопротивление образца древесины, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений — объемного и поверхностного. Объемное сопротивление численно характеризует препятствие прохождению тока сквозь толщу образца, а поверхностное сопротивление определяет препятствие прохождению тока по поверхности образца. Показателями электрического сопротивления служат удельное объемное и поверхностное сопротивления. Первый из названных показателей выражается в Ом*см и численно равен сопротивлению при прохождении тока через две противоположные грани кубика размером 1х1х1 см из данного материала (древесины). Второй показатель измеряется в омах и численно равен сопротивлению квадрата любого размера на поверхности образца древесины при подведении тока к электродам, ограничивающим две противоположные стороны этого квадрата.

Представление о порядке величин удельного объёмного сопротивления главных пород РБ даёт таблица 1. Здесь даны показатели для абсолютно сухой древесины вдоль и поперёк волокн (в радиальном направлении) при 20⁰С.

1.  УДЕЛЬНОЕ ОБЪЕМНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ 
В АБСОЛЮТНО СУХОМ СОСТОЯНИИ

 

Порода	Удельное  объемное  сопротивление. Ом *см		Порода	Удельное объемное  сопротивление. Ом *см
	поперек  волокон	вдоль  волокон		поперек  волокон	вдоль волокон
Сосна  Ель  Ясень  Граб  Клен	2,3*1015 7,6*1016 3,3*1016 8,0*1015 6,6*1017	1,8*1015 3,8*1016 3,6*1015 1,3*1015 3,3*1017	Береза  Ольха  Липа  Осина	5,1*1016 1,0*1017 1,5*1016 1,7*1016	2,3*1016 9,6*1015 6,4*1015 8,0*1015

 

 Из табл. 1 видно, что древесина относится к диэлектрикам, для которых p_v=10⁸—10¹⁷ Ом*см. Этот показатель вдоль волокон у большинства пород в несколько раз меньше, чем поперек. Сухая древесина имеет очень малую электропроводность, примерно такую, как у лучших электроизоляционных материалов. С повышением влажности древесины ее сопротивление уменьшается.

Особенно  большое влияние на электропроводность оказывает связанная вода. В табл. 2 представлены данные БТИ, иллюстрирующие влияние изменения влажности в диапазоне 0—20 % на удельное объемное сопротивление древесины поперек волокон.

2.  ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ НА ОБЪЕМНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ 
ДРЕВЕСИНЫ

 

Порода	Удельное  объемное сопротивление. Ом*см, при влажности древесины,  %			Порода	Удельное  объемное сопротив-  ление, Ом*см, при влажности  древесины,  %
	0	7	20		0	7	20
Сосна	2,3*1015	2,3*1015	3*108	Береза	5,1*1016	9*1011	1*108
Ель	7,6*1016	1*1012	3*108	Ольха	1,0*1017	9*1011	6*108
Дуб	1,5*1016	2*1011	7*108

 

Резкое падение сопротивления  продолжается при повышении влажности  до предела насыщения клеточных  стенок. Электропроводность древесины при W_п.н. больше электропроводности абсолютно сухой древесины в десятки миллионов раз. Дальнейшее повышение влажности за счёт увеличения содержания свободной воды приводит к увеличению электропроводности лишь в десятки или сотни раз.

Поверхностное сопротивление  древесины также существенно снижается с увеличением влажности.

Способность древесины  противостоять пробою, т.е. снижению сопротивления при больших напряжениях, называется электрической прочностью. Электрическая прочность абсолютно  сухой древесины вдоль волокн в 4-7 раз меньше, чем поперёк. С повышением влажности электрическая прочность заметно снижается (в 2 раза при изменении влажности с 10 до 14%).

 

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ 
НЕКОТОРЫХ  ПОРОД

 

Порода	Влаж-  ность, %	Электрическая прочность, Епр,  к В/мм,  в направлении			Источник
		радиаль-  ном	танген-  циальном	вдоль  волокон
Сосна	0	5,9	7,2	1,45	В, М. Спиридонов  и А. 3.  Хартанович (БТИ)
	33	1,4	1,5	0,76
Ель	0	6,0	7,2	1,35	То же
	33	1,4	1,3	0,87
Береза	0	9,1	7,6	1,26
	33	1,4	1,2	0,50
Береза	12	—	5,7	1,31	С. А. Кабаков           (ЦНИИМОД)
Бук	12	—	4,4	1,32	То же
Сосна	10	5,9	7,7	1,68	К. М. Ханмамедов

 

 Древесина, находящаяся в переменном электрическом поле, проявляет свои диэлектрические свойства, характеризующиеся двумя показателями : 1) относительная диэлектрическая проницаемость Е и 2) тангенс угла диэлектрических потерь tg б. Диэлектрическая проницаемость абсолютно сухой древесины сравнительно мало зависит от её плотности. Поперёк волокн древесины средней плотности равна примерно 1,8-2,2. Вдоль волокн диэлектрическая проницаемость в 1,5-2 раза больше, чем поперёк.

С повышением влажности древесины диэлектрическая  проницаемость существенно увеличивается, т.к. Е воды равняется 81. При постоянной влажности древесины увеличение частоты приводит к снижению диэлектрической проницаемости. Увеличение температуры вызывает повышение диэлектрической проницаемости.

 

Вопрос 30.

 

Сравнительная характеристика прочности древесины  при вибрационных и долговременных нагрузках. Причины снижения прочности при действии указанных нагрузок по сравнению с прочностью при статических нагрузках.

 

Ответ.

 

Способность древесины сопротивляться разрушению от длительно действующих и периодически изменяющихся нагрузок явилась предметом многочисленных исследований в связи с применением древесины в строительных конструкциях.

Прочность древесины  при длительных постоянных нагрузках. Целью большинства исследований являлось установление величины предела прочности при длительном действии нагрузок в направлении вдоль волокон. Характер изменения прочности древесины в зависимости от времени действия нагрузки отражает кривая, асимптотически приближающаяся к прямой, соответствующей напряжению, называемому пределом долговременного сопротивления. 
В среднем для всех видов напряженного состояния предел долговременного сопротивления составляет примерно 0,5 — 0,6 величины предела прочности при кратковременных статических испытаниях. Например, для древесины сосны при изгибе под действием постоянной нагрузки в течение 3 лет предел прочности составит 0,61 предела прочности при кратковременных испытаниях.

 Ю. М.  Иванов использовал для обобщения имеющихся данных о влиянии времени нагружения на прочность древесины разработанную акад. С. Н. Журковым и его последователями кинетическую теорию прочности твердых тел. Это позволяет объяснить разрушение древесины развивающимся во времени процессом накопления повреждений, происходящим надмолекулярном уровне. Снижение прочности древесины при длительном действии нагрузки учитывается при расчете 
строительных конструкций.

Прочность древесины  при переменных нагрузках. При низкочастотных механических воздействиях в древесине возникают необратимые остаточные деформации, вызванные повреждениями на молекулярном уровне. В результате большого количества перемен  (циклов) нагрузки эти повреждения постоянно накапливаются и приводят к разрушению древесины, даже если величина напряжений сравнительно невелика. Указанное   явление   называют   усталостью   древесины.

По характеру  изменения величины и знака напряжений циклы могут быть симметричными и асимметричными: знакопеременными и знакопостоянными, в том числе отнулевыми.

Испытания проводят на нескольких сериях образцов при различной величине напряжений цикла и строят кривую усталости, напоминающую кривую длительного сопротивления (рис.1), только в этом случае по оси абсцисс отложено не время, а число циклов.

 

 

 

 

 

 

 

 

                              Время (постоянные нагрузки) 

                                           Число циклов (переменные нагрузки)

 

Испытания показали, что  отношение предела выносливости к пределу прочности при растяжении вдоль волокн параллельной фанеры составляет около 1/3, поперёк волокн – примерно 1/2.

Обычно определяют ограниченный предел выносливости. Отношение ограниченного предела выносливости к статическому пределу прочности при скалывании вдоль волокн (сосна) составляло при 10%-ной влажности 0,25 и уменьшилось при 42%-ной влажности до 0,17.

 

Вопрос 50.

 

Инородные включения, механические повреждения древесины, обугленность, скос пропила. Их влияние на количественный и качественный выход продукции. Методы измерения в круглых лесоматериалах, пиломатериалах, фанере. На обратном слое листа фанеры имеются багорные наколы, размерами 4-6 мм, в количестве 4 шт. на 1м² площади листа, кроме того имеются несросшиеся сучки таких же размеров в количестве 5 шт. на 1м² . Определить сорт оборотного слоя данного листа фанеры.

 

Ответ.

 

1. ИНОРОДНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ И ОБУГЛЕННОСТЬ. Инородные включения. В лесоматериалах встречаются тела недревесного  происхождения — камни,  проволока,  гвозди,  металлические осколки.

Обугленность. Это участки обгорелой и обуглившейся поверхности лесоматериалов, возникающие при лесных пожарах, сжигании порубочных остатков и т. д. Порок измеряют по глубине, ширине и длине зоны повреждения или по ее площади в процентах от площади соответствующих сторон сортимента.

2. МЕХАНИЧЕСКИЕ   ПОВРЕЖДЕНИЯ   СТВОЛОВ   ДЕРЕВЬЕВ и ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ.  Сюда входят повреждения боковой поверхности: обдир коры у круглых лесоматериалов; карра — повреждение ствола при подсочке , 
сопровождающееся   засмолением   древесины,— характерна  для круглых лесоматериалов  (переходит в пилопродукцию); у тех же  видов  лесоматериалов встречаются   заруб   и   запил — местные повреждения коры древесины топором или пилой, тросом лебедки;  у круглых лесоматериалов, пилопродукции и шпона 
наблюдаются багорные наколы, а также вырывы— углубления с неровным дном, образованные местным удалением древесины и сопутствующие сучкам, наклону волокон, завиткам, свилеватости.

Обдир коры измеряют по ширине и длине или площади зоны повреждения; карру — по глубине, ширине и длине; заруб и запил — по глубине (в пилопродукции, кроме того, по ширине и длине); вырыв — по глубине, ширине и длине у круглых лесоматериалов и пилопродукции и только по глубине — у шпона; багорный накол в шпоне — по наибольшей ширине.