Proprietățile Mecanice Ale Lemnului: Ce Are? Ce Este Puterea, De Ce Depinde și în Ce Se Deosebește De Elasticitate? Ce Alte Proprietăți Sunt Mecanice?

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-15 04:18

Lemnul este un material destul de popular care își găsește aplicarea în diferite domenii ale vieții umane. În același timp, nu fiecare persoană știe că materiile prime au o serie de caracteristici unice. Astăzi, în articolul nostru, vom analiza mai îndeaproape proprietățile mecanice ale lemnului.

Particularități

Proprietățile mecanice ale lemnului caracterizează calitatea generală a materialului și sunt direct proporționale cu acesta. Cei mai importanți indicatori de rezistență mecanică includ capacitatea unui copac de a rezista la sarcini atât de tip static, cât și dinamic.

Pentru asta pentru a determina proprietățile mecanice pe care le posedă un material, acesta este întins, comprimat, îndoit și tăiat . Trebuie avut în vedere faptul că lemnul este numit material anizotrop, respectiv materia primă poate avea proprietăți diferite în funcție de direcția în care este afectat. Există 2 direcții în total: radial și tangențial.

Ce este puterea și de ce depinde?

Cea mai importantă caracteristică mecanică a lemnului este rezistența sa. Caracteristicile de rezistență au un impact direct asupra modului și la ce nivel un material poate rezista și rezista fracturilor nedorite.

Este demn de remarcat faptul că există o relație directă între rezistența și direcția de impact asupra lemnului. Deci, rezistența materiei prime este de 20 de ori mai mare atunci când impactul este de-a lungul fibrelor decât dacă se aplică presiune.

Clasa medie (așa-numita „intermediară”) este ocupată de conifere . Tarife mai mari sunt caracteristice, de exemplu, pentru mesteacăn - de aceea sunt făcute foarte multe structuri de susținere și susținere, precum și elemente pentru care este importantă o rezistență crescută la uzură.

Este interesant. Indicatorii de rezistență admisibilă și limitele sale (atât minime, cât și maxime) nu pot fi determinați independent la domiciliu. Astfel de proceduri sunt efectuate exclusiv în condiții de laborator. În același timp, experimentele și experimentele sunt efectuate exclusiv pe baza reglementărilor actuale ale statului.

Trebuie remarcat faptul că nivelul de rezistență și elasticitate este influențat de nivelul de umiditate . Deci, atunci când sunt umezite, apar reacții specifice în interiorul lemnului, care îi reduc puterea. Mai mult, această prevedere este relevantă numai dacă nivelul de umiditate crește la 25%. Umezirea ulterioară nu diferă în reacțiile semnificative și nu afectează indicatorii de forță. Experții înțeleg acest lucru.

Pentru asta pentru a compara indicatorii de rezistență ai diferitelor roci, trebuie să vă asigurați că indicatorii lor de umiditate sunt identici - numai în acest caz este posibil să se vorbească despre un rezultat obiectiv și imparțial.

În plus față de umiditate, atunci când măsurați rezistența, este, de asemenea, important să acordați atenție naturii și duratei încărcăturilor . De exemplu, sarcinile statice sunt constante. În plus, acestea se caracterizează printr-o creștere lentă și treptată. Pe de altă parte, sarcinile dinamice sunt relativ scurte. Într-un fel sau altul, ambele încărcături pot distruge lemnul.

De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că indicatorii de rezistență, limitele și limitele sale diferă în funcție de tipul specific de deformare

Întinderea . Dacă vorbim despre rezistența la întindere a lemnului, atunci acest indicator este de 1.300 kgf / cm2 (și acest parametru este relevant pentru toate soiurile). Într-o astfel de situație, structura internă a lemnului are o importanță decisivă. Dacă fibrele sunt aranjate corect și structurate, atunci puterea crește (și invers). Rezistența diferă în funcție de faptul dacă lemnul este întins de-a lungul sau peste. În primul caz, indicatorul este destul de mare, iar în al doilea, este de 20 de ori mai puțin și se ridică la 65 kgf / cm2. Din cauza acestor caracteristici mecanice, lemnul este rar folosit pentru a crea produse care funcționează în tensiune transversală.

Comprimare . Ca orice alt impact asupra lemnului, acesta poate fi realizat atât în direcția longitudinală, cât și în cea transversală. Dacă vorbim despre compresie de-a lungul fibrelor, atunci este de remarcat faptul că, în acest caz, roca va fi scurtată (așa se va manifesta procesul de deformare în exterior). De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că rezistența lemnului, care este comprimată nu de-a lungul, ci peste, este semnificativ redusă, în mod specific de 8 ori. În condiții de laborator, arborele este comprimat în direcțiile radiale și tangențiale. În cursul efectuării unor astfel de experimente, oamenii de știință au stabilit cu siguranță că rezistența la compresiune a diferitelor roci nu este aceeași. Deci, rocile cu raze de miez se disting prin indicatori mai mari sub compresie radială. Pe de altă parte, coniferele prezintă valori de rezistență destul de ridicate chiar și la compresie tangențială.

Îndoire statică . O caracteristică distinctivă a acestui tip de impact, cum ar fi îndoirea statică, este că straturile diferite de lemn primesc efecte diferite, și anume straturile superioare de lemn primesc stres compresiv, iar cele inferioare - întinzându-se de-a lungul fibrelor. Între straturile superioare și inferioare există un strat special care nu experimentează nicio presiune. În mod tradițional, acest strat se numește neutru. Inițial, distrugerea materialului începe în zona întinsă inferioară, în legătură cu care sunt rupte fibrele de lemn extreme. Există un indice mediu de rezistență, care este tipic pentru un număr mare de specii de arbori, este de 1.000 kgf / cm2 (în timp ce pot exista abateri de la acest indicator în funcție de indicatorii unici ai fiecărei specii specifice, precum și de nivelul de umiditate).

Schimb . Practic, forfecarea este o deformare, care este deplasarea unei părți în raport cu alta. Există mai multe tipuri diferite de forfecare: forfecare (poate apărea în orice direcție) și forfecare. În acest caz, este deosebit de important să monitorizați cât de puternic rămâne copacul. Deci, așchierea afectează negativ indicatorii de rezistență, roca rămâne mai puternică în timpul așchierii transversale.

După cum am văzut, rezistența este cea mai importantă caracteristică mecanică a lemnului. În același timp, o varietate de influențe îi pot afecta nivelul. Toți acești factori trebuie luați în considerare în timpul funcționării materialului pentru a nu încălca integritatea acestuia.

Alte proprietăți mecanice de bază

Pe lângă rezistență, lemnul se caracterizează și prin alte proprietăți mecanice și fizico-mecanice. Să aruncăm o privire mai atentă asupra celor principale.

Duritate

În primul rând, este necesar să spunem despre o astfel de caracteristică a unui material natural precum duritatea. Duritatea este una dintre cele mai importante caracteristici ale unui material și este capacitatea unei materii prime de a rezista în raport cu pătrunderea unui corp solid de o anumită formă . Distingeți duritatea finală și duritatea laterală (în funcție de partea materialului afectat). Duritatea finală este mai mare în ceea ce privește performanța sa.

Important. Trebuie remarcat acest fapt: în ciuda faptului că unele tipuri de lemn se disting printr-un nivel crescut de duritate, acest material este încă inferior în aceste caracteristici unor materii prime precum, de exemplu, metalul.

În funcție de indicatorii de duritate, un astfel de material de construcție precum lemnul este împărțit în 3 grupe principale:

• moale (de exemplu, pin, molid, cedru, brad, tei, aspen, arin, castan etc.);
• solid;
• extra greu.

În consecință, la fabricarea anumitor produse, este foarte important să se ia în considerare un astfel de parametru precum duritatea. De exemplu, este de dorit să se realizeze elemente decorative din soiuri moi și numai soiurile deosebit de tari sunt potrivite pentru crearea structurilor de susținere.

Duritatea lemnului este critică în timpul aplicării și prelucrării materialului . În funcție de nevoile dvs. specifice și de domeniul de aplicare al lemnului, una sau alta opțiune poate fi cea mai relevantă și mai potrivită.

Puterea impactului

O altă caracteristică importantă care diferă între anumite tipuri de lemn (de exemplu, arțar și molid) este rezistența la impact. Această proprietate desemnează și determină capacitatea unui material de a absorbi sarcini dinamice . În același timp, cu cât este mai mare rezistența la impact, cu atât mai puține daune și încălcări ale integrității veți observa pe copac în procesul de aplicare a acestor sarcini foarte dinamice. În general, putem spune că pentru majoritatea raselor acest indicator este la un nivel destul de ridicat.

Rezistenta la uzura

O atenție deosebită trebuie acordată rezistenței la uzură, deoarece acest parametru determină dacă lemnul este capabil să reziste în raport cu sarcini de frecare prelungite. În funcție de cât de mare este rezistența la uzură, durata de viață posibilă a materialului va varia semnificativ . Nivelul de rezistență la uzură este influențat decisiv de direcția de tăiere și de caracteristicile unice ale fiecărei specii de lemn. Trebuie avut în vedere faptul că rezistența ridicată la uzură este caracteristică suprafețelor de capăt. În ceea ce privește rezistența la uzură, lemnul uscat și umed diferă - primul are un nivel mai ridicat.

Capacitatea de a ține suporturi metalice

După cum s-a menționat mai sus, lemnul este unul dintre cele mai populare, răspândite și solicitate materiale care este folosit pentru a crea mobilier, elemente decorative și un număr mare de alte produse. În consecință, la prelucrarea acestuia, un număr mare de elemente de fixare sunt introduse în el, cel mai adesea - metal . Prin urmare, un astfel de indicator precum capacitatea de a ține elementele de fixare metalice este de o importanță capitală. De exemplu, unghiile pot tăia sau îndepărta fibrele unui copac, iar șuruburile pot prinde fibrele.

Capacitatea de a se apleca

Pentru a crea produse funcționale și estetice, lemnul trebuie pliat. În acest sens, capacitatea de îndoire este o altă proprietate mecanică importantă a lemnului. Vă rugăm să rețineți că diferitele rase au niveluri diferite de capacitate de îndoire . De exemplu, în ceea ce privește coniferele, regula este că atunci când se îndoaie acele trebuie umezite, dar un copac uscat practic nu se îndoaie (și atunci când se aplică presiune ridicată, se poate rupe deloc).

Deformabilitate

Caracteristicile deformării sunt, de asemenea, esențiale. Acestea afectează cât de repede (dacă este cazul) speciile de arbori se recuperează după un impact dinamic pe termen scurt. În combinație cu deformabilitatea, o astfel de caracteristică precum modelul de elasticitate joacă, de asemenea, un rol important.

Datorită faptului că lemnul este utilizat în diferite sfere ale vieții umane și este unul dintre cele mai solicitate materiale, este foarte important să îi cunoaștem în detaliu toate proprietățile. În consecință, înainte de a utiliza materialul pentru a crea anumite produse (de exemplu, mobilier, elemente decorative etc.) toate proprietățile chimice, fizice și mecanice ar trebui examinate cu atenție. Abia atunci produsul dvs. va fi durabil și fiabil. Amintiți-vă că diferite tipuri de lemn sunt potrivite pentru scopuri diferite. În plus, unele roci nu pot fi deloc expuse, altfel se vor prăbuși pur și simplu. Aceste cunoștințe sunt relevante în special pentru ebanisti profesioniști și alți reprezentanți ai industriei construcțiilor.