Μηχανικές ιδιότητες του ξύλου: τι έχει; Τι είναι δύναμη, από τι εξαρτάται και σε τι διαφέρει από την ελαστικότητα; Ποιες άλλες ιδιότητες είναι οι μηχανικές

2024 Συγγραφέας: Beatrice Philips | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-15 04:10

Το ξύλο είναι ένα αρκετά δημοφιλές υλικό που βρίσκει την εφαρμογή του σε διάφορους τομείς της ανθρώπινης ζωής. Ταυτόχρονα, δεν γνωρίζουν όλοι ότι οι πρώτες ύλες έχουν μια σειρά από μοναδικά χαρακτηριστικά. Σήμερα στο άρθρο μας θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στις μηχανικές ιδιότητες του ξύλου.

Ιδιαιτερότητες

Οι μηχανικές ιδιότητες του ξύλου χαρακτηρίζουν τη συνολική ποιότητα του υλικού και είναι σε άμεση αναλογία με αυτό. Οι πιο σημαντικοί δείκτες μηχανικής αντοχής περιλαμβάνουν την ικανότητα ενός δέντρου να αντέχει σε φορτία τόσο στατικών όσο και δυναμικών τύπων.

Γι'αυτό για να προσδιοριστούν οι μηχανικές ιδιότητες που διαθέτει ένα υλικό, τεντώνεται, συμπιέζεται, λυγίζει και κουρεύεται . Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το ξύλο ονομάζεται ανισότροπο υλικό, αντίστοιχα, η πρώτη ύλη μπορεί να έχει διαφορετικές ιδιότητες ανάλογα με την κατεύθυνση στην οποία επηρεάζεται. Υπάρχουν συνολικά 2 κατευθύνσεις: ακτινική και εφαπτομενική.

Τι είναι δύναμη και από τι εξαρτάται

Το πιο σημαντικό μηχανικό χαρακτηριστικό του ξύλου είναι η αντοχή του. Τα χαρακτηριστικά αντοχής έχουν άμεσο αντίκτυπο στο πώς και σε ποιο επίπεδο ένα υλικό μπορεί να αντισταθεί και να αντισταθεί σε ανεπιθύμητα σπασίματα.

Αξίζει να σημειωθεί το γεγονός ότι υπάρχει άμεση σχέση μεταξύ αντοχής και κατεύθυνσης πρόσκρουσης στο ξύλο. Έτσι, η αντοχή της πρώτης ύλης είναι 20 φορές αυξημένη όταν η πρόσκρουση είναι κατά μήκος των ινών από ό, τι εάν η πίεση ασκείται κατά μήκος.

Η μεσαία (αποκαλούμενη "ενδιάμεση") τάξη καταλαμβάνεται από κωνοφόρα . Τα υψηλότερα ποσοστά είναι χαρακτηριστικά, για παράδειγμα, για τη σημύδα - γι 'αυτό από αυτήν κατασκευάζονται πολύ συχνά διάφορες δομές στήριξης και στήριξης, καθώς και στοιχεία για τα οποία είναι σημαντική η αυξημένη αντοχή στη φθορά.

Είναι ενδιαφέρον. Οι δείκτες της επιτρεπόμενης αντοχής και τα όριά της (τόσο το ελάχιστο όσο και το μέγιστο) δεν μπορούν να προσδιοριστούν ανεξάρτητα στο σπίτι. Τέτοιες διαδικασίες εκτελούνται αποκλειστικά σε εργαστηριακές συνθήκες. Ταυτόχρονα, πειράματα και πειράματα πραγματοποιούνται αποκλειστικά με βάση τους ισχύοντες κρατικούς κανονισμούς.

πρέπει να σημειωθεί ότι το επίπεδο αντοχής και ελαστικότητας επηρεάζεται από το επίπεδο υγρασίας . Έτσι, όταν υγραίνεται, εμφανίζονται συγκεκριμένες αντιδράσεις μέσα στο ξύλο, οι οποίες μειώνουν τη δύναμή του. Επιπλέον, αυτή η διάταξη είναι σχετική μόνο εάν το επίπεδο υγρασίας αυξηθεί στο 25%. Η περαιτέρω υγρασία δεν διαφέρει σε σημαντικές αντιδράσεις και δεν επηρεάζει τους δείκτες αντοχής. Αυτό το καταλαβαίνουν οι ειδικοί.

Γι'αυτό για να συγκρίνετε τους δείκτες αντοχής διαφορετικών πετρωμάτων, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι οι δείκτες υγρασίας τους είναι πανομοιότυποι - μόνο σε αυτή την περίπτωση είναι δυνατόν να μιλήσουμε για ένα αντικειμενικό και αμερόληπτο αποτέλεσμα.

Εκτός από την υγρασία, κατά τη μέτρηση της αντοχής, είναι επίσης σημαντικό να δοθεί προσοχή στη φύση και τη διάρκεια των φορτίων . Για παράδειγμα, τα στατικά φορτία είναι σταθερά. Επιπλέον, χαρακτηρίζονται από αργή και σταδιακή αύξηση. Από την άλλη πλευρά, τα δυναμικά φορτία είναι σχετικά μικρά. Με τον έναν ή τον άλλο τρόπο, και τα δύο φορτία μπορούν να καταστρέψουν το ξύλο.

Πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι οι δείκτες αντοχής, τα όρια και τα όριά του διαφέρουν ανάλογα με τον συγκεκριμένο τύπο παραμόρφωσης

Τέντωμα . Αν μιλάμε για την αντοχή εφελκυσμού του ξύλου, τότε αυτός ο δείκτης είναι 1.300 kgf / cm2 (και αυτή η παράμετρος είναι σχετική για όλες τις ποικιλίες). Σε μια τέτοια κατάσταση, η εσωτερική δομή του ξύλου είναι καθοριστικής σημασίας. Εάν οι ίνες είναι σωστά τοποθετημένες και δομημένες, τότε η αντοχή αυξάνεται (και αντίστροφα). Η αντοχή διαφέρει ανάλογα με το αν το ξύλο είναι τεντωμένο κατά μήκος ή κατά μήκος. Στην πρώτη περίπτωση, ο δείκτης είναι αρκετά μεγάλος και στη δεύτερη, είναι 20 φορές μικρότερος και ανέρχεται σε 65 kgf / cm2. Λόγω αυτών των μηχανικών χαρακτηριστικών, το ξύλο χρησιμοποιείται σπάνια για τη δημιουργία προϊόντων που λειτουργούν σε εγκάρσια τάση.

Συμπίεση . Όπως κάθε άλλη πρόσκρουση στο ξύλο, μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο στη διαμήκη όσο και στην εγκάρσια κατεύθυνση. Αν μιλάμε για συμπίεση κατά μήκος των ινών, τότε αξίζει να σημειωθεί ότι σε αυτή την περίπτωση ο βράχος θα συντομευτεί (έτσι θα εκδηλωθεί η διαδικασία παραμόρφωσης έξω). Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι η αντοχή του ξύλου, η οποία συμπιέζεται όχι κατά μήκος, αλλά κατά μήκος, μειώνεται σημαντικά, συγκεκριμένα κατά 8 φορές. Σε εργαστηριακές συνθήκες, το δέντρο συμπιέζεται στις ακτινικές και εφαπτομενικές κατευθύνσεις. Κατά τη διεξαγωγή τέτοιων πειραμάτων, οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει με βεβαιότητα ότι η θλιπτική αντοχή διαφορετικών πετρωμάτων δεν είναι η ίδια. Έτσι, οι βράχοι με ακτίνες πυρήνα διακρίνονται από υψηλότερους δείκτες υπό ακτινική συμπίεση. Από την άλλη πλευρά, τα κωνοφόρα δείχνουν αρκετά υψηλές τιμές αντοχής ακόμη και υπό εφαπτομένη συμπίεση.

Στατική κάμψη . Ένα διακριτικό χαρακτηριστικό αυτού του τύπου της πρόσκρουσης, όπως η στατική κάμψη, είναι ότι διαφορετικά στρώματα ξύλου δέχονται διαφορετικά εφέ, συγκεκριμένα, τα ανώτερα στρώματα ξύλου δέχονται συμπίεση, και τα κάτω - που εκτείνονται κατά μήκος των ινών. Μεταξύ του άνω και του κάτω στρώματος υπάρχει ένα ειδικό στρώμα που δεν δέχεται καμία πίεση. Παραδοσιακά, αυτό το στρώμα ονομάζεται ουδέτερο. Αρχικά, η καταστροφή του υλικού αρχίζει στην κάτω τεντωμένη ζώνη, σε σχέση με την οποία σχίζονται οι ακραίες ίνες ξύλου. Υπάρχει ένας μέσος δείκτης αντοχής, ο οποίος είναι χαρακτηριστικός για μεγάλο αριθμό ειδών δέντρων, είναι 1.000 kgf / cm2 (ενώ ενδέχεται να υπάρχουν αποκλίσεις από αυτόν τον δείκτη ανάλογα με τους μοναδικούς δείκτες κάθε συγκεκριμένου είδους, καθώς και το επίπεδο υγρασία).

Μετατόπιση . Βασικά, η διάτμηση είναι μια παραμόρφωση, η οποία είναι η μετατόπιση ενός τμήματος σε σχέση με ένα άλλο. Υπάρχουν διάφοροι τύποι διάτμησης: διάτμηση (μπορεί να συμβεί προς οποιαδήποτε κατεύθυνση) και διάτμηση. Σε αυτή την περίπτωση, είναι ιδιαίτερα σημαντικό να παρακολουθείτε πόσο ισχυρό παραμένει το δέντρο. Έτσι, το χτύπημα επηρεάζει αρνητικά τους δείκτες αντοχής, ο βράχος παραμένει ισχυρότερος κατά τη διάρκεια του εγκάρσιου τσιπ.

Όπως είδαμε, η αντοχή είναι το πιο σημαντικό μηχανικό χαρακτηριστικό του ξύλου. Ταυτόχρονα, μια ποικιλία επιρροών μπορεί να επηρεάσει το επίπεδό της. Όλοι αυτοί οι παράγοντες πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη λειτουργία του υλικού, ώστε να μην παραβιάζεται η ακεραιότητά του.

Άλλες βασικές μηχανικές ιδιότητες

Εκτός από τη δύναμη, το ξύλο χαρακτηρίζεται επίσης από άλλες μηχανικές και φυσικομηχανικές ιδιότητες. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα κυριότερα.

Σκληρότητα

Πρώτα απ 'όλα, είναι απαραίτητο να πούμε για ένα τέτοιο χαρακτηριστικό ενός φυσικού υλικού όπως η σκληρότητα. Η σκληρότητα είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά ενός υλικού και είναι η ικανότητα μιας πρώτης ύλης να αντιστέκεται σε σχέση με τη διείσδυση ενός στερεού σώματος συγκεκριμένου σχήματος . Διάκριση μεταξύ ακραίας και πλευρικής σκληρότητας (ανάλογα με την πλευρά του υλικού που επηρεάζεται). Η τελική σκληρότητα είναι υψηλότερη όσον αφορά την απόδοσή της.

Σπουδαίος. Πρέπει να σημειωθεί αυτό το γεγονός: παρά το γεγονός ότι ορισμένοι τύποι ξύλου διακρίνονται από αυξημένο επίπεδο σκληρότητας, αυτό το υλικό εξακολουθεί να είναι κατώτερο σε αυτά τα χαρακτηριστικά από πρώτες ύλες όπως, για παράδειγμα, το μέταλλο.

Ανάλογα με τους δείκτες σκληρότητας, ένα τέτοιο δομικό υλικό όπως το ξύλο χωρίζεται σε 3 κύριες ομάδες:

• μαλακό (για παράδειγμα, πεύκο, ερυθρελάτης, κέδρος, έλατο, φλαμουριά, σκωρία, σκλήθρα, καστανιά κ.λπ.)
• στερεός;
• έξτρα σκληρό.

Κατά συνέπεια, στην κατασκευή ορισμένων προϊόντων, είναι πολύ σημαντικό να ληφθεί υπόψη μια τέτοια παράμετρος όπως η σκληρότητα. Για παράδειγμα, είναι επιθυμητό να κατασκευάζονται διακοσμητικά στοιχεία από μαλακές ποικιλίες και μόνο οι ιδιαίτερα σκληρές ποικιλίες είναι κατάλληλες για τη δημιουργία δομών στήριξης.

Η σκληρότητα του ξύλου είναι κρίσιμη κατά την εφαρμογή και την επεξεργασία του υλικού . Ανάλογα με τις συγκεκριμένες ανάγκες και το πεδίο εφαρμογής του ξύλου, η μία ή η άλλη επιλογή μπορεί να είναι η πιο σχετική και κατάλληλη.

Ισχύς κρούσης

Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό που διαφέρει μεταξύ ορισμένων τύπων ξύλου (για παράδειγμα, σφενδάμι και ερυθρελάτης) είναι η αντοχή στην κρούση. Αυτή η ιδιότητα προσδιορίζει και καθορίζει την ικανότητα ενός υλικού να απορροφά δυναμικά φορτία . Ταυτόχρονα, όσο υψηλότερη είναι η ισχύς πρόσκρουσης, τόσο λιγότερες βλάβες και παραβιάσεις ακεραιότητας θα παρατηρήσετε στο δέντρο κατά τη διαδικασία εφαρμογής αυτών των πολύ δυναμικών φορτίων. Σε γενικές γραμμές, μπορούμε να πούμε ότι για τις περισσότερες φυλές αυτός ο δείκτης είναι σε αρκετά υψηλό επίπεδο.

Αντοχή στη φθορά

Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στην αντοχή στη φθορά, καθώς αυτή η παράμετρος καθορίζει εάν το ξύλο είναι ικανό να αντισταθεί σε σχέση με παρατεταμένα φορτία τριβής. Ανάλογα με το πόσο υψηλή είναι η αντοχή στη φθορά, η πιθανή διάρκεια ζωής του υλικού θα ποικίλει σημαντικά . Το επίπεδο αντοχής στη φθορά επηρεάζεται καθοριστικά από την κατεύθυνση κοπής και τα μοναδικά χαρακτηριστικά κάθε συγκεκριμένου είδους ξύλου. Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η υψηλή αντοχή στη φθορά είναι χαρακτηριστική των τελικών επιφανειών. Όσον αφορά την αντοχή στη φθορά, το ξηρό και υγρό ξύλο διαφέρουν - το πρώτο έχει υψηλότερο επίπεδο.

Δυνατότητα συγκράτησης μεταλλικών βάσεων

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το ξύλο είναι ένα από τα πιο δημοφιλή, διαδεδομένα και απαιτούμενα υλικά που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία επίπλων, διακοσμητικών στοιχείων και μεγάλου αριθμού άλλων προϊόντων. Κατά συνέπεια, κατά την επεξεργασία του, ένας μεγάλος αριθμός συνδετήρων οδηγείται σε αυτό, πιο συχνά - μέταλλο . Επομένως, ένας τέτοιος δείκτης όπως η ικανότητα συγκράτησης μεταλλικών συνδετήρων είναι υψίστης σημασίας. Έτσι, για παράδειγμα, τα νύχια μπορούν να κόψουν ή να απομακρύνουν τις ίνες ενός δέντρου και οι βίδες μπορούν να πιάσουν τις ίνες.

Η ικανότητα κάμψης

Για να δημιουργηθούν λειτουργικά και αισθητικά προϊόντα, το ξύλο πρέπει να διπλωθεί. Από αυτή την άποψη, η ικανότητα κάμψης είναι μια άλλη σημαντική μηχανική ιδιότητα του ξύλου. Λάβετε υπόψη ότι διαφορετικές φυλές έχουν διαφορετικά επίπεδα κάμψης . Έτσι, για παράδειγμα, όσον αφορά τα κωνοφόρα, ο κανόνας είναι ότι όταν λυγίζετε οι βελόνες πρέπει να υγραίνονται, αλλά ένα ξηρό δέντρο πρακτικά δεν λυγίζει (και όταν εφαρμόζεται υψηλή πίεση, μπορεί να σπάσει καθόλου).

Παραμορφωσιμότητα

Τα χαρακτηριστικά παραμόρφωσης είναι επίσης απαραίτητα. Επηρεάζουν το πόσο γρήγορα (αν όχι καθόλου) τα είδη δέντρων αναρρώνουν από βραχυπρόθεσμο δυναμικό αντίκτυπο. Σε συνδυασμό με την παραμορφωσιμότητα, ένα τέτοιο χαρακτηριστικό όπως το μοντέλο ελαστικότητας παίζει επίσης σημαντικό ρόλο.

Λόγω του γεγονότος ότι το ξύλο χρησιμοποιείται σε διάφορες σφαίρες της ανθρώπινης ζωής και είναι ένα από τα πιο απαιτητικά υλικά, είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε λεπτομερώς όλες τις ιδιότητές του. Κατά συνέπεια, πριν χρησιμοποιήσετε το υλικό για τη δημιουργία ορισμένων προϊόντων (για παράδειγμα, έπιπλα, διακοσμητικά στοιχεία κ.λπ.) όλες οι χημικές, φυσικές και μηχανικές ιδιότητες πρέπει να εξεταστούν προσεκτικά. Μόνο τότε το προϊόν σας θα είναι ανθεκτικό και αξιόπιστο. Θυμηθείτε ότι διαφορετικοί τύποι ξύλου είναι κατάλληλοι για διαφορετικούς σκοπούς. Επιπλέον, ορισμένοι βράχοι δεν μπορούν να εκτεθούν καθόλου, αλλιώς απλά θα καταρρεύσουν. Αυτή η γνώση είναι ιδιαίτερα σημαντική για επαγγελματίες κατασκευαστές γραφείων και άλλους εκπροσώπους του κατασκευαστικού κλάδου.