19. Исходные принципы проведения механических испытаний древесины. Классификация механических свойств древесины.

Механические характеристики древесины определяют путем испытания малых чистых (без пороков) образцов. Образцы должны быть достаточно малого поперечного сечения, чтобы избежать влияния кривизны годичных слоев. Однако слишком уменьшать размеры образцов нельзя; образцы должны включать в себя достаточно большое количество характерных для данной породы анатомических элементов, поэтому используют образцы с базисным поперечным сечением 20X20 мм (хотя у некоторых образцов размеры поперечного сечения несколько отличаются от указанных). Испытание чистых образцов позволяет сравнивать свойства древесины различных пород без усложняющего их оценку влияния пороков, изучать влияние влажности, температуры и других факторов на механические свойства. Небольшие затраты древесины, применение испытательных машин сравнительно малой мощности также являются достоинствами метода малых образцов.

Полученные показатели можно использовать в качестве исходных данных для расчетных сопротивлений натуральных элементов деревянных конструкций. Результаты испытаний древесины можно сравнивать лишь в том случае, если они выполнены по одной и той же методике; это вызывает необходимость стандартизации методов испытаний, так как иначе результаты испытаний, проводимых в разных местах, нельзя будет сравнивать и обобщать.

Для проведения испытаний используют машины соответствующей мощности, позволяющие с заданной точностью определять величину приложенной к образцу нагрузки. Величина показателей механических свойств зависит от продолжительности действия нагрузок. В связи с этим при каждом виде испытаний следует придерживаться заданной скорости возрастания нагрузки. Нагружать образец можно не только вручную, по и при помощи механического привода. При испытаниях на сжатие вдоль волокон, растяжение и скалывание поперек волокон, а также на статическую твердость скорость перемещения нагружающей головки машины должна равняться 4 мм/мин. Испытания на статический изгиб, растяжение и скалывание вдоль волокон, а также на перерезание должны проводиться при скорости перемещения нагружающей головки 10 мм/мин. Для испытаний, связанных с измерением деформаций, нагружение проводится вручную.

Механические свойства древесины в сильной мере зависят от влажности, поэтому в помещении лаборатории, где проводится выдерживание подопытного материала и испытания, температура воздуха должна быть 20±2° С и относительная упругость пара 0,65±0,05; это обеспечивает равновесную влажность древесины 11 — 13%. Такие требования к температурно-влажностному режиму среды требуют оснащения лабораторий установками для кондиционирования воздуха.

На величину показателей механических свойств оказывает влияние лишь связанная влага. При увеличении влажности за предел гигроскопичности показатели свойств практически не меняют своих значений. Природная изменчивость древесины, а также нестабильность условий испытаний отражаются на показателях физико-механических свойств, поэтому для получения надежных данных приходится испытывать не единичные образцы, а целые серии образцов.

Результаты таких испытаний согласно ГОСТ должны быть обработаны методами вариационной статистики с вычислением основных статистических показателей: среднего арифметического, среднего квадратического отклонения, средней ошибки, вариационного коэффициента и показателя точности. Изменения того или иного свойства практически (99,7% всех случаев) не выходят из пределов утроенной величины среднего квадратического отклонения. Отношение среднего квадратического отклонения к среднему арифметическому называется вариационным коэффициентом. Наибольшая изменчивость у показателя ударной вязкости (вариационный коэффициент 32 %), а наименьшая — у предела прочности на сжатие вдоль волокон (вариационный коэффициент 13%).