sciskanie-drewna

Politechnika Śląska
Wydział Górnictwa, Inżynierii Bezpieczeństwa i Automatyki Przemysłowej
GiG, gr 1, sem. III, studia niestacjonarne
2019/2020
Chemia i materiałoznawstwo
Ćwiczenia laboratoryjne
Temat:
Oznaczenie wytrzymałości drewna na ściskanie
Gliwice 27.10.2019r.
1. Podstawowe definicje
Wytrzymałość materiału – granica oporu stawianego przez siły wewnętrzne siłom zewnętrznym
usiłującym przemieścić cząsteczki tego materiału. Inaczej, jest to maksymalne naprężenie, jakie jest w
stanie przenieść dany materiał.
Wytrzymałość graniczną na jednoosiowe ściskanie oznaczamy symbolem R c (= σcmax = USC ).
Materiały izotropowe – materiały, których własności fizyczne są stałe niezależnie od kierunku
działającej siły lub zachodzących zjawisk.
Materiały anizotropowe – materiały, których własności fizyczne ulegają zmianie zależnie od kierunku
działającej siły lub zachodzących zjawisk.
2. Cele ćwiczenia
1) Zbadanie, czy istnieje zależność pomiędzy kierunkiem ułożenia włókien w próbce drewna, a
wartościami wytrzymałości na ściskanie dla tej próbki.
2) Oznaczenie drewna jako materiału izotropowego – jeśli uzyskane doświadczalnie wartości
wytrzymałości na ściskanie próbki wzdłuż i prostopadle do ułożenia włókien będą podobne - lub
anizotropowego, jeśli wartość te będą różne.
3. Aparatura pomiarowa
4. Przebieg ćwiczenia
W doświadczeniu wykorzystano 4 drewniane, prostopadłościenne próbki. Ich powierzchnie zostały
wyrównane za pomocą papieru ściernego, opisane flamastrem i zmierzone przy pomocy suwmiarki.
Były one kolejno umieszczane w prasie hydraulicznej: 1 i 2 w taki sposób, że siła, z jaką tłok wywierał
nacisk na próbkę, była skierowana prostopadle do kierunku ułożenia włókien w próbce, a 3 i 4 w taki
sposób, że siła nacisku działała podłużnie do kierunku ułożenia włókien.
Siłę nacisku zwiększano do momentu zaobserwowania pierwszych oznak niszczenia próbki i wówczas
odczytywano wartość ciśnienia wywieranego przez tłok.
5. Opracowanie wyników pomiarów
Średnica tłoka prasy hydraulicznej dt = 80 mm
P=
Fmax
A
więc
Fmax = P ∙
πd2t
4
= π1600 mm2 ≈ 5024 mm2
Próbka 1 – ściskanie w poprzek włókien
Próbka 3 – ściskanie wzdłuż włókien
Wymiary 15 x 26 x 15 mm
Wymiary 16 x 29 x 15 mm
S = a ∙ b = 390 mm2
S = a ∙ c =240 mm2
Fmax1 = 2,5 MPa ∙ 5024 mm2 = 12560 N
Fmax3 = 5 MPa ∙ 5024 mm2 = 25120 N
R C1 =
12560 N
= 32,21 MPa
390 mm2
R C3 =
Próbka 2 – ściskanie w poprzek włókien
Wymiary 15,5 x 28 14,5 mm
Fmax2 = 1,2 MPa ∙ 5024 mm = 6028,8 N
R C2 =
6028,8 N
= 13,89 MPa
434 mm2
Lp.
1
2
3
4
a
[mm]
15
15,5
16
15
b
[mm]
26
28
29
17
Próbka 4 – ściskanie wzdłuż włókien
Wymiary 15 x 17 x 14,5 mm
S = a ∙ b = 434 mm2
2
25120 N
= 104,67 MPa
240 mm2
S = a ∙ c = 217,5 mm2
Fmax4 = 7 MPa ∙ 5024 mm2 = 35168 𝑁
R C4 =
35168 N
= 161,96 MPa
217,5 mm2
s
c
p
2
[mm] [mm ] [MPa]
15
390
2,5
14,5
434
1,2
15
240
5
14,5
217,5
7
Wilgotność próbek 12%
F
[N]
12560
6028,8
25120
35168
R c [MPa]
32,21
13,89
104,67
161,69
6. Wnioski
Badane próbki wykazały znacznie większą wytrzymałość na ściskanie wzdłuż włókien niż na ściskanie
w poprzek włókien. Drewno jest więc materiałem anizotropowym – jego właściwości zależą od
kierunku działającej siły.