Скалывание

Смятие

Это напряженное состояние эле­мента на поверхности, воспринимающей нагрузку. Смятие древесины про­исходит вдоль волокон, поперек волокон и под углом. При стандартных ис­пытаниях на сжатие вдоль волокон малых образцов, имеющих хорошо при­торцованные поверхности, обычно не наблюдается снижения сопротивле­ния в результате смятия торцов. Для практических целей нормы проекти­рования не дают различие между прочностью на сжатие вдоль волокон и смятие вдоль волокон. Таким образом, предел прочности смятия вдоль во­локон принимается также, как и R_с^вр = 44 МПа.

Древесина сжатию и смятию поперек волокон сопротивляется значи­тельно слабее, чем сжатию вдоль волокон. Предел прочности смятию по­перек волокон находится в диапазоне R_см^вр =2,8 - 4,5 МПа. Предел прочности как характеристика теряет свою опреде­ленность, поскольку при увеличении нагрузки происходит спрессовыва­ние древесины без нарушения ее сплошности. Поэтому за нормируемый предел прочности принимаются значения допустимых в эксплуатации де­формаций.

Для смятия поперек волокон хвойных пород наблюдается две типичные диаграммы σ - ε (рис. 1.7).

Диаграмма смятия поперек волокон в радиаль­ном направлении характеризуется тремя этапами. На первом этапе (АВ) происходит сжатие годовых слоев ранней древесины, и участок диаграм­мы почти прямолинейный. Второй этап (ВС) характеризуется смятием обо­лочек клеток ранней древесины.

Этот этап работы древесины не требует больших усилий, и на диаграмме наблюдается участок, слегка наклоненный к оси абсцисс. Третий этап (СД) протекает за счет сжатия клеток поздней древесины, т.е. уплотнения древесного вещества. Поэтому древесина вновь приобретает способность сопротивляться действию нагрузки, и, как правило, разрушения древесины не происходит.

При сжатии поперек волокон в тангентальном направлении характерна одноэтапная диаграмма. Усилия воспринимаются одновременно ранними и поздними зонами годичных слоев. Нагружение завершается зачастую раз­рушением древесины.

У древесины лиственных пород при сжатии, как в радиальном, так и в тангентальном направлениях, имеет место диаграмма с тремя этапами.

Сопротивление древесины на местное смятие выше, чем при смятии по всей поверхности. Повышение происходит в основном за счет распределе­ния напряжений на большую поверхность в направлении вдоль волокон, благодаря поддерживающему влиянию не нагруженных соседних волокон, работающих при этом на растяжение.

Скалывание является наиболее неблагоприятным, хрупким характером разрушения древесины и, тем не менее, наименее изученным явлением, не доведенным до корректной методики определения предела прочности. Существующая ныне методика испытания образцов на скалыва­ние, например, не учитывает наличие изгибающего момента от действия приложенного усилия, вызывающие дополнительные растягивающие на­пряжения по площадке скалывания.

В реальных конструкциях в опорных зонах, где чаще всего происходит скалывание, имеет место сложное напряженное состояние (различное соче­тание касательных и нормальных напряжений) неадекватное напряженному состоянию стандартных образцов при испытании. Поэтому в нормах проек­тирования расчетные сопротивления на скалывание вдоль волокон даны применительно к виду конструкции или узла на основании локальных ис­следований. В отличие от других видов напряженного состояния влияние пороков на скалывание сказывается незначительно. Предел прочности ра­вен R_ск^вр = 6 – 7 МПа . Разница между прочностью на скалывание в танген­циальной и радиальной плоскостях незначительна.

Различают два вида скалывания древесины: одностороннее и промежу­точное. В первом случае силы скалывания расположены по одну сторону от площадки скалывания, что приводит к неравномерному распределению по ее длине скалывающих напряжений τ (рис. 1.9). Процесс скалывания в этом случае обычно сопровождается расщеплением или отрыванием воло­кон. Причиной тому служит момент М =Т× е.

Во втором случае площадка скалывания находится в промежутке между двумя действующими на нее силами, в результате чего напряжения распре­деляются по длине площадки скалывания более равномерно.

		Рис. 1.9. Виды скалывания: а и б - одностороннее скалывание; в - промежуточное скалывание.

Для инженерных методов расчета часто используют формулу для опре­деления расчета сопротивления на скалывание (рис. 1.9). Как показали ис­следования в МИСИ, эта формула имеет запас прочности.