Прочность древесины

Однако новейшая техника стала предъявлять более высокие требования к прочности; для ряда назначений требуется материал с прочностью 180—200 кгс/мм2 и более, причем условия работы я конфигурация детали позволяют иметь более низкую пластичность и вязкость по сравнению с обычной улучшаемой сталью. Высокая прочность достигается подбором стали и специфической обработкой. Такие стали, обработанные на высокую прочность (огв>150 игс/1мм2), называются высокопрочными сталями.

б — естественное старение не дает максимальной прочности, даже при очень большой выдержке, как искусственное. Максимальная прочность достигается в результате старения при 120—140°С в течение 16—24 ч.

Эвольвентный профиль шлицевы.х соединений имеет следующие достоинства: а) повышенная прочность; б) технологичность. Повышенная прочность достигается благодаря большому количеству зубьев и утолщению зубьев к основанию. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений при кручении в 1,5 и более раз ниже, чем у прямобочного профиля, а при изгибе примерно одинаковы.

чале резко уменьшается, поскольку дислокации способствуют пластической деформации металла (участок //). При дальнейшем увеличении плотности дефектов металла (что также достигается с помощью термической обработки, пластической деформации, термомеханической обработкой) прочность металла возрастает. Таким образом, правая часть кривой (участок ///) характеризует реальную прочность металлов. Теоретическая прочность достигается с помощью нитевидных кристаллов («усов»); длина усов несколько миллиметров, а их диаметр несколько микрон, т. е. меньше среднего расстояния между дислокациями, что обеспечивает их высокую прочность. Например, усы из железа имеют прочность 13,3кн/м2 (1330 кгс/мм2), из меди 4,5 кн/ма (450 кгс/мм2).

мальная прочность достигается в том случае, когда структура и нагрузка точно удовлетворяют критическим условиям спонтанного развития трещины.

Как было рассмотрено выше, для слоистых композитов, составленных из упрочняющих элементов с показателем распределения дефектов т, колеблющимся от 6 до 10, максимальная прочность достигается, когда число элементов измеряется только в сотнях* С увеличением размера за этот предел значения равномерно, но относительно медленно падают — грубо на 10% при увеличении размера вдвое. Как видно из табл. IV, для слоистых композитов с максимальной прочностью при докритическом росте трещины необходимо разрушение от 3 до 4 соседних элементов, чтобы началось неустойчивое разрушение. Для композитов с высококачественными элементами (т > 15) это число уменьшается до 2 соседних разрушенных элементов *). Предполагая, что эти критические длины трещин не меняются значительно с увеличением размера, можно вывести простое выражение для прочности слоистых композитов. Если для начала неустойчивого разрушения необходимо разрушение только трех соседних элементов в результате коррелированных статистических процессов, то вероятность разрушения слоистого композита, определяемая уравнением (30), упрощается;

Заслуживает также внимания установление взаимосвязи между жаропрочностью и структурным состоянием: главным фактором, определяющим жаропрочные свойства (о-д.„) в низколегированной ХМФ —стали при постоянной температуре аустени-зации и режиме отпуска, является количество дисперсной карбидной фазы. Наибольшая длительная прочность достигается при максимальном количестве и наименьшем диаметре карбидных частиц [116].

Таким образом, в композиционной системе сочетаются два противоположных свойства, необходимых для конструкционных материалов — высокий предел прочности и достаточная вязкость разрушения. Высокая прочность достигается за счет использования хрупких высокопрочных волокон, а достаточная вязкость разрушения обусловлена пластичной матрицей и специфическим механизмом рассеяния энергии разрушения композиции. Кроме

окисления в газовой среде при темп-pax до 600°. Изготовление деталей из Н. в. с. позволяет во многих случаях уменьшить вес и габариты машин, что имеет особое значение для авиации и др. транспортных средств. Н. в.с.ЭПбб и ВНС-6 относятся к мартенситному классу; их высокая прочность достигается применением за- калки с последую- --J00 400 500 600 700

Сплавы алюминия с медью, на примере к-рых были рассмотрены процессы старения, не являются распространенными из-за недостаточной прочности. Более высокая прочность достигается при введении в алюминий наряду с медью магния. Для повышения прочности, а также устойчивости против коррозии вводят еще марганец. При значит. содержании магния (~ 1,5%) в сплавах этого типа (дуралю-м:ин) упрочняющей фазой, помимо СиА12, является тройное соединение Al2CuMg. Гинье—Престона зонами наз. двумерные (пластинчатые) образования в закаленных (пересыщенных) металлич. твердых растворах в результате естеств. старения, представляющие собой равномерно распределенные по кристаллу области, протяженностью порядка неск. десятков или сотен ангстрем и толщиной в 1—2 атомных слоя. Эти двумерные образования ориентированы в сплавах А1 — Си или Си —• Be в трех взаимноперпендикулярных положениях, соответственно трем взаимноперпендикулярным плоскостям куба элементарной ячей-ки. Существование этих двумерных образований впервые установили Гинье во Франции и Престон 2,0/5 в АНГЛИИ (1938), исследуя естественное старение монокристаллов сплавов А1 —• Си прецизионными рентгеновскими методами.

ХРОМАНСИЛЬ — конструкционная среднелегированная сталь, содержащая хром, марганец, кремний (примерно по 1% каждого элемента). В зависимости от содержания углерода X. имеет марки 25ХГС, ЗОХГС, 35ХГС (см. Сталь конструкционная среднелегированная термически обрабатываемая). Существует также литейный вариант X. — сталь 35ХГСА. Сталь 25ХГС и ЗОХГС широко применяется в различных отраслях машиностроения для изготовления разнообразных сварных и механически обрабатываемых деталей. Из стали ЗОХГСА изготовляются прутки, ленты, поковки, профили, листы горячекатаные и холоднокатаные, трубы горячекатаные и холоднотянутые и проволока. Предел прочности стали 25ХГСА и ЗОХГСА 110—130 кг/мм2. Такая прочность достигается при закалке и отпуске. На базе X. путем дополнит, легирования разработан ряд новых марок стали, в т. ч. высокопрочная сталь ЗОХГСНА, получившая наибольшее применение (см. Сталь конструкционная высокопрочная), я. М. Поток.

1. Предварительные замечания. Древесина как конструкционный материал, пожалуй, в большей мере, чем какой-либо другой, имеет свойства, присущие только ему. Первым долгом отметим огромное разнообразие пород дерева, порождающее исключительную по широте гамму физических и механических свойств древесины. Свойства древесины каждой породы при прочих равных условиях существенно зависят от влажности ее. Говоря о механических свойствах древесины, нельзя не принимать во внимание большое количество всевозможных дефектов и отклонений от нормальных условий роста дерева, снижающих прочность древесины. К числу таких относятся: сучки, неправильное расположение волокон, крень (эксцентричное расположение сердцевины), тяговость (связанность волокон в определенной области лишь между собой), Смятия (от чрезмерного искривления растущего дерева), плесень и деревоокрашивающие грибы, гниль, повреждение насекомыми, смоляные кармашки, минеральные пятна (образуются после продалбливания древесины птицами, вследствие окисления и других химических процессов). Причиной дефектов может явиться и неправильно выполняемая сушка древесины. Наконец, весьма большое значение для свойств древесины имеет направление прикладываемой силы (по отношению к волокнам и годичным кольцам) при определении этих свойств — древесина существенно анизотропна. Вот почему изменчивость физико-механических свойств древесины очень велика — показатели свойств имеют разброс гораздо больший, чем у любых других материалов.

6. Влияние продолжительности воздействия нагрузки. Продолжительность воздействия нагрузки оказывает влияние на прочностные характеристики не только в условиях высоких температур и влажности, но и при комнатной температуре и невысокой влажности. Длительная прочность древесины ниже мгновенной. Деревянный элемент, несущий нагрузку в течение десяти лет, способен выдержать лишь 60% от кратковременной разрушающей нагрузки. Увеличение (уменьшение) продолжительности действия нагрузки в 10 раз влечет за собой уменьшение (увеличение) прочности на 7—8%. В древесине происходит измене-

Рис. 4.131. Типичные диаграммы а — в для древесины сосны: / — растяжение вдоль волокон, 2 — сжатие вдоль волокон в сухом состоянии, 3 — сжатие в радиальном направлении в сухом состоянии, 4 — то же во влажном состоянии [Хух-рянский П. Н., Прочность древесины, Гослесбумиздат, 1955).

Рис. 4.132. Эпюры прочностных характеристик древесины в зависимости от влажности и температуры: а) эпюра апч для древесины дуба при растяжении вдоль волокон; б) тоже в тангенциальном направлении; в) тпч при скалывании в радиальном направлений (в плоскости LR); г) эпюра сопротивления ударному изгибу [Хухрянский П. Н.> Прочность древесины, Гослесбумиздат, 1950].

в том, что они вызывают отклонение волокон древесины и их искривление и тем самым ухудшают ее механические свойства. При приемке следует иметь в виду, что прочность древесины зависит от размеров сучков и их положения относительно опасного сечения. Так, при изгибе наибольшее влияние оказывает сучок, выходящий на кромку в растянутой зоне опасного сечения.

Склеивание древесины и пенопластов производят клеями ВИАМ-БЗ, ВИАМ-Ф-9 и К-17. Клеи ВИАМ-БЗ и ВИАМ-Ф9 содержат кислый отвердитель, который может снижать прочность древесины в клеевом соединении. Клей К-17 недостаточно водостоек.

Хромхлорщшковый препарат (ГОСТ 14648—69). Состав: цинк хлористый 78% п бихромат натрия 22%. Растворимость в воде более 10%; слегка окрашивает древесину в желто-зеленый цвет, пе имеет запаха, вызывает коррозию черных металлов п снижает прочность древесины; пропитанная древесина хуже склеивается и окрашивается.

Хромомедный препарат (ГОСТ 13327—73). Состав: медный купорос 50% и бихромат натрия 50%. Растворимость в воде пе более 10% (при 60° С — 30%); умеренно окрашивает древесину в зеленый цвет, вызывает коррозию черных металлов, снижает прочность древесины; пропитанная древесина склеивается и окрашивается. Особенно эффективен против грибков умеренной гнили и менее — против домовых грибков.

Влияние пропитки зависит от вида пропитывающих веществ: маслянистые антисептики (креозот, мазут) почти не оказывают влияния на прочность древесины, в то время как минеральные антисептики (растворы солей) к антипирены несколько снижают её.

Наклон волокон при естественном косослое на протяжении сечения сортимента изменяется, а при искусственном остаётся постоянным. Вследствие этого отрицательное влияние естественного косослоя на крепость древесины при одной и той же его величине будет меньше искусственного. Влияние естественного косослоя на прочность древесины сосны видно из данных табл. 11, а искусственного — из данных табл. 12.

Отрицательное влияние сучков на прочность древесины зависит от относительных размеров сучка и от его положения относительно опасного сечения. Так, при изгибе наибольшее влияние будет оказывать сучок, выходящий на кромку в растянутой зоне опасного сечения (под грузом); сучки, находящиеся вблизи опор, отрицательного влияния не оказывают. Влияние сучков на прочность древесины видно из данных табл. 13.