Механическая прочность древесины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.04, доктор технических наук Тутурин, Сергей Викторович
- Специальность ВАК РФ01.02.04
- Количество страниц 318
Оглавление диссертации доктор технических наук Тутурин, Сергей Викторович
1. Введение
1.1 .Древесина как сложный конструкционный материал ? органического происхождения.
1.2.Роль исследований древесины в развитии научной мысли, а 19 также основные этапы пополнения знаний о древесине.
2. Общие сведения о древесине.
2.1 .Древесина как анизотропный материал органического 30 происхождения.
2.1.1. Постановка вопроса.
2.1.2. Микроструктура древесины.
2.1.3. Особенности макроструктуры. 37 2.2.Факторы, оказывающие существенное влияние на прочность древесины.
2.2.1. Влияние возраста дерева на прочность.
2.2.2. Влияние объемного веса древесины.
2.2.3. Влияние температуры и влажности.
2.2.4. Формулы пересчета к стандартной влажности и температуре.
2.2.5. Основные пороки строения и их влияние на прочность.
3. Современное состояние вопроса о прочности древесины.
3.1 .Простейший случай напряженного состояния — чистый сдвиг.
3.2.Прочность древесины при растяжении.
3.3.Прочность древесины при сжатии.
3.4.Работа древесины при изгибе. ^
3.5.Кручение древесины.
3.6.Сложные виды напряженного состояния.
3.7.Краткие выводы.
4. Трещиностойкость древесины. Анализ прочности с позиций 103 механики разрушения.
4.1.Прочность деревянного образца с позиций механики 103 разрушения.
4.2.Жесткие машины, и полный вид диаграммы «напряжение — 110 деформация» для древесины при изгибе.
4.3.Новый критерий разрушения древесины, основанный на анализе 118 исследования трещиностой кости.
5. Синтетическая теория прочности
5.1 .Необходимые утверждения теории упругости.
5.2.Упругая симметрия древесины.
5.3 .Технические постоянные.
5.4.Дифференциальные уравнения равновесия.
5.5.Синтетическая теория прочности.
5.5.1. История вопроса
5.5.2. Параметр Лоде-Надаи и выбор инвариантов синтетической 151 теории прочности.
5.5.3. Дальнейшее развитие синтетической теории прочности.
6. Подготовка и проведение экспериментального исследования 161 механических свойств древесины.
6.1 .Содержание методики проведения эксперимента, а также 161 основные известные подходы к испытаниям по определению прочности древесины.
6.2.Постановка задачи.
6.3.Проблемы, стоящие на пути к решению основной задачи.
6.4.Предварительные сведения для обеих серий эксперимента.
6.4.1. Выбор породы древесины для проведения испытаний.
6.4.2. Выбор дерева, методика разделки ствола на кряжи, 170 изготовление образцов.
6.4.3. Об определении влажности образцов.
6.4.4. Сушка древесины.
6.4.5. Об изменении влажности сосны в зависимости от времени 179 года.
6.4.6. Математическая обработка полученных результатов с целью 181 обоснования достоверности эксперимента.
6.5.Первая серия испытаний.
6.5.1. Распиловка деревьев на брусья.
6.5.2. Выборка геометрических характеристик образцов.
6.5.3. Распиловка брусьев на образцы.
6.5.4. Дополнительные виды испытаний, проведенные параллельно 193 с испытаниями на сжатие, изгиб и растяжение.
6.5.5. Проведение эксперимента.
6.5.6. Проведение испытаний на растяжение.
6.6.Вторая серия испытаний.
6.6.1. Постановка задачи.
6.6.2. Выбор деревьев и распиловка на брусья.
6.6.3. Проведение эксперимента.
7. Результаты эксперимента.
7.1 .Работа деревянного образца при изгибе поперек волокон.
7.1.1. Типичная кривая работы образца при изгибе поперек 206 волокон.
7.1.2. Определение прочности образца.
7.1.3. Зависимость прочности от объемного веса древесины.
7.1.4. Влияние масштабного фактора на прочность при изгибе.
7.1.5. Краткие выводы.
7.1.6. Влияние касательного напряжения на прочность образца при изгибе.
7.1.7. Сопротивление сдвигу.
7.1.8. О скорости нагружения.
7.2. Работа деревянного образца при сжатии вдоль волокон.
7.2.1. Определение прочности.
7.2.2. Определение влияния масштабного фактора на прочность 233 древесины при сжатии.
7.2.3. Обнаружение и исследование линий скольжения.
7.2.4. Сопоставление поведения образца при жестком и 245 традиционном режимах нагружения.
7.3.Работа древесины при сжатии поперек волокон.
7.3.1. Сжатие в радиальном направлении.
7.3.2. Сжатие в тангенциальном направлении.
7.4.Работа древесины при изгибе вдоль волокон.
7.4.1. Изгиб в тангенциальном направлении.
7.4.2. Изгиб в радиальном направлении.
7.5.Механическая прочность древесины. 259 7.6.0пределение упругих постоянных.
7.6.1. Общие сведения.
7.6.2. Определение главных упругих постоянных 264 ац, агг, и а33, а также соответствующих модулей упругости.
7.6.3. Применение положений синтетической теории прочности к 276 древесине.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Механика деформируемого твердого тела», 01.02.04 шифр ВАК
Прочность элементов деревянных конструкций в условиях сложного неоднородного напряженного состояния2006 год, доктор технических наук Найчук, Анатолий Яковлевич
Совершенствование деревянных клееных конструкций с пространственно-регулярной структурой2006 год, доктор технических наук Лабудин, Борис Васильевич
Исследование величины раскрытия трещин древесины при статистических нагрузках для повышения безопасности сооружений1998 год, кандидат технических наук Тутурин, Сергей Викторович
Устройства и методы для изучения механических свойств анизотропных стеклопластиковых стержней2009 год, доктор технических наук Блазнов, Алексей Николаевич
Сопротивляемость и деформативность композиционного материала на основе древесины при изгибе1998 год, кандидат технических наук Бухонов, Юрий Николаевич
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Механическая прочность древесины»
1.1. Древесина, как сложный конструкционный материал органического происхождения.
С бурным развитием научной мысли, с созданием множества новейших материалов как никогда раньше возникает серьезная проблема определения их физико-механических свойств исходя из ограниченного количества испытаний. Каждый материал ведет себя обособленно от других, однако большинство из них можно объединить в группы по схожим признакам, применяя к каждой подобной группе известные методы исследований, основанные на расчетах и экспериментах.
Для определения механических свойств необходима идеализация вещества, создание модели, в которой отбрасываются несущественные признаки. По общепринятой классификации твердых тел можно уверенно выделить три идеализированных вещества по механическим характеристикам и реакциям на воздействие нагрузок:
- упругое;
- вязкое;
- пластичное.
Для иллюстрации приведем рис.1.1, где показаны зависимости между напряжениями и деформациями для каждого состояния. Так упругие тела
Напряжение
Касательное напряжение
Напряжение В
Предел текучести деформация скорость сдвига деформация
Рис. 1.1 А - упругая деформация, Б - вязкая деформация, В - пластическая деформация при приложении нагрузок реагируют пропорциональной деформацией вплоть до разрушения, вязкие — пропорциональной касательным усилиям скорости сдвига, и пластичные - ростом деформаций без увеличения нагрузок.
Реальные материалы редко полностью подчиняются какой-либо из представленных схем. Как правило, поведение материалов включает в себя сочетания нескольких видов деформаций.
Большинство конструкционных материалов имеют линейный участок диаграммы «напряжение - деформация» при малых нагрузках. После достижения нагрузками некоторого предельного значения — предела пропорциональности, диаграмма начинает искривляться, и приращения деформаций перестают соответствовать приращениям напряжений, начинается пластическое течение материала с необратимыми деформациями.
Применяя следующую классификацию твердых тел, можно выделить две большие группы. В первой группе механические свойства материалов одинаковы во всех направлениях в заданном объеме. К таким материалам можно отнести стекло, стали, некоторые сплавы и многие другие вещества, называемые изотропными. Во второй группе материал может иметь несколько различно ориентированных плоскостей, по которым механические свойства могут существенно различаться. Это горные породы, древесина, бетон, композиты, кристаллы и др.
Объединяя вышесказанное естественно предположить, что если вещество сочетает в себе несколько видов деформаций, а изделие из этого вещества имеет ярко выраженную анизотропию, заметно усложняются исследования реакции на приложенные усилия и их математическое описание. Такие материалы могут дать ответы на многие вопросы, касающиеся прочности твердых тел, привести к неожиданным результатам и умозаключениям.
В представленной работе в качестве исходного материала для исследований выбрана сложная природная структура - древесина.
Целью работы является проведение исследования прочности древесины при «жестком» режиме нагружения.
Древесина находит широкое применение в следующих отраслях промышленности [80]:
- промышленное и гражданское строительство (перекрытия большепролетных сооружений, производственные и складские помещения с химически агрессивной средой);
- дорожное и железнодорожное строительство (мосты, настилы, перила, сваи, шпалы, платформы и др.);
- судостроение;
- вспомогательные сооружения.
Причины, по которым следует углубиться в изучение прочности древесины следующие:
- богатая история использования человечеством древесины в хозяйственных нуждах с древнейших времен и до наших дней;
- выдающиеся с практической точки зрения качества данного материала, такие как легкость обработки, естественная возобновляемость ресурсов, низкий удельный вес конструкций при удовлетворительных прочностных параметрах;
- огромные запасы древесины в России. Последний пункт требует более подробного описания.
Россия прочно занимает одно из первых мест по запасам древесины. Леса нашей страны занимают около 700 млн. га. площадей. На огромных площадях произрастают десятки разновидностей деревьев, однако для промышленного производства пригодны далеко не все.
Наиболее распространены в производстве хвойные породы, особенно, сосна и ель, хотя наибольшие запасы в нашей стране лиственницы. Из лиственных деревьев незначительное использование находит лишь дуб. Остальные породы ввиду их невысокой прочности и не исследованности свойств пока используются слабо, в последние годы, в основном, для производства мебели, паркета и т.п. Однако необходимо упомянуть, что изучение именно дуба представляет огромную ценность, так как большинство старинных бесценных памятников архитектуры России сооружены из древесины этой породы и нуждаются в реконструкции, замене или усилении отдельных частей.
Ниже представлена диаграмма распределения наиболее распространенных на территории России пород древесины (рис. 1.2).
Лесные запасы в России по породам в % 8 о 2 20%
1 - лиственница; 2 - сосна; 3 - ель; 4 - кедр; 5 - пихта; 6 - береза; 7 - осина; 8 - дуб; 9 - прочие породы.
Рис. 1.2 Лесные запасы России по породам в процентах.
Как видно из приведенной диаграммы, подавляющее большинство лесных запасов России составляют хвойные деревья; лиственница, сосна и ель. Известно, что по внутреннему строению древесина хвойных пород имеет существенные отличия от лиственных, наличие и промышленное использование в стране хвойных деревьев преобладает, поэтому в работе было решено использовать древесину сосны, как наиболее актуальный материал для исследований.
Вопрос актуальности работы по прочности и разрушению древесины нельзя рассматривать отдельно от современных проблем прочности конструкционных, анизотропных и композитных материалов, которые используются человечеством.
Актуальность работы заключается в том, что изучение древесины, помимо чисто научных интересов расширяющее общее представление о прочности твердых тел с анизотропной внутренней структурой, имеет еще и важное практическое значение. Знания о дереве можно переносить на многие похожие по структуре материалы, особенно композитные с ярко выраженной анизотропией свойств.
Создание точной теории прочности в настоящее время рыночных отношений имеет как никогда высокую значимость. Экономия материалов и денежных средств путем увеличения эффективности их использования позволит открыть новые области применения древесины и других материалов подобного класса, привлечь капитал в развитие, например, деревообрабатывающей отрасли в нашей стране.
Исследования прочности могут быть полезны не только в инженерном деле (конструкции и сооружения), но и также в деревообработке, - отрасли, в которой у нас заметное отставание от развитых стран.
В качестве иллюстрации сказанного приведем следующую диаграмму, показывающую распределение мировых лесных ресурсов (рис. 1.3).
800700-600-t 500 e x 400 i
300 200 100
O-r-J
O.OD.DOOOOO
О, OOP p., ». ш ». к к
5 с
О £-> с. а
CL Ш
I о
Х К >■
X £ г> в I о в х a i I i S s: S >•
I S I x а; к а
VAX lit I § < * « а. о в;
X X ff 5 x я » ^ S a 1 <3
ЕЛИ
3 5 a < г |
5 3 3 0 с t* С
Рис. 1.3
80% всех мировых ресурсов леса
Как видно из диаграммы, Россия занимает твердое первое место. Но подавляющее большинство российского леса экспортируется в другие страны в первозданном состоянии. В результате лесные ресурсы стремительно сокращаются, а бюджет страны не получает тех средств, которые мы теряем из-за отсутствия технологий деревообработки и возможностей их внедрения. По экспорту чистого леса с нами сравнима лишь Бразилия, а развитые страны, такие как Канада, США, Финляндия и Китай, мы опережаем по данному показателю в десятки раз. Но та же Финляндия имеет в десятки раз больше заводов по производству клееных деревянных конструкций, чем Россия.
Современная теория прочности должна учитывать не только механические свойства тех или иных материалов, но и работать для предотвращения разрушения конструкций или их элементов, а также быть пригодной для создания направленного управляемого разрушения — разделения тела на части, дробление, измельчение материалов и т.п. [129].
Создание теории прочности древесины, даже обособленно от других материалов, "невозможно осуществить в рамках одного исследования. Последние попытки таких работ предпринимались в шестидесятые годы прошлого века (о чем подробнее будет сказано в обзорной главе). С тех пор накоплено много новых знаний о прочности твердых тел, появилось современное испытательное оборудование, позволившее расширить круг задач, поставленных исследователем.
За основу в представленной работе взяты постулаты так называемой синтетической теории прочности, которая создавалась, опираясь на исследования таких теоретиков и экспериментаторов как Треска, Сен-Венан, Лоде, Надаи, Христианович, Шемякин и др. [7, 68, 70, 91, 92, 122, 128, 129, 130, 141].
В качестве испытательного оборудования применялся многофункциональный пресс Instron, изготовленный в 2000 году в Великобритании1.
Сочетание теоретических основ и испытательного оборудования, безусловное влияние на автора трудов перечисленных выше ученых, а также постоянное взаимодействие с научным консультантом и руководителем по аспирантуре академиком Шемякиным Е.И. привело к осознанию широкого круга задач, решение которых вносит вклад не только в знания о прочности древесины, но и в развитие представлений о прочности твердых тел в целом.
К сожалению, не все задачи были решены, что связано, в первую очередь, с трудностями в подготовке и проведении эксперимента. Однако осознание факта незавершенности исследований, постоянное появление
1 Certificate №2632-055, serial No: 36, Readout device DK38, P31637, Date 03/07/1999, calibration setting 2.0171. Verifiable to BS EN 10002-4, 1995, ASTM E83 and ISO 9513 when used with Instron machines. Instron certifies to National Physical Laboratory. Registered in England. новых идей в результате обмена мнениями о полученных результатах на конференциях, семинарах и т.п. стимулирует к продолжению научной деятельности в выбранном направлении.
Выделим круг поставленных задач, которые были решены в ходе работы.
1. Определение прочности и изучение особенностей поведения древесины под нагрузкой при жестком режиме нагружения.
2. Проверка применимости критериев синтетической теории прочности к сложному анизотропному материалу, которым является древесина;
3. Наблюдение за разрушением анизотропного материала при жестком режиме нагружения;
4. Построение полной диаграммы «напряжение - деформации» с учетом нисходящей ветви при сжатии и изгибе;
5. Определение упругих постоянных при жестком режиме нагружения.
6. Учет масштабного фактора при определении механических характеристик.
7. Применение положений синтетической теории прочности к древесине;
8. Создание современной методики проведения испытаний на прочность древесины;
9. Обобщение существующих знаний о механической прочности древесины.
Главной отличительной характеристикой представленной работы является использование современного испытательного оборудования и применение для древесины так называемого «жесткого» режима нагружения, когда воздействие на материал идет путем приращения перемещений захватов пресса. Подобный тип нагружения впервые позволил получить полную диаграмму «нагрузка — деформации» для деревянного образца при сжатии и изгибе.
При решении поставленных задач использовались работы следующих выдающихся ученых, как в области механики твердого тела - Сен-Венана Б. [91, 92], Тимошенко С.П. [98, 99], Надаи А. [68], Шемякина Е.И. [70, 122, 127-131], так и в древесиноведении - Иванова Ю.М.[34-42], Ванина С.И. [21], Знаменского Е.М. [31], Хухрянского П.Н. [123], и др. Кроме того, вся работа и сделанные выводы опирались на исследования других материалов, например, эквивалентных (Шемякин Е.И., Ревуженко А.Ф., Бобряков А.П. [15, 16, 50, 51, 84, 85]), горных пород (Протодьяконов М.М., Чирков С.Е. [80]), композитных материалов (сборник под ред. Ишлинского АЛО. и Черного Г.Г. [44]), а также на общие работы по прочности и разрушению твердых тел [32, 43, 45, 60], в частности, посвященные работам по симметрии в твердых телах (Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. и др. [47, 94]). Для математического описания упругих свойств древесины использовались работы Лява А. и Лехницкого С.Г. [58, 59].
Из поставленных задач вытекает научная новизна исследования, которая заключается в наблюдении за процессами деформирования и разрушения древесины при жестком режиме нагружения.
- для сплошных деревянных образцов жесткий режим нагружения был применен впервые;
- впервые была получена полная диаграмма «нагрузка — деформации» при сжатии и изгибе различно ориентированных деревянных образцов;
- впервые в деревянном образце удалось наблюдать возникновение линий скольжения и разрушение при их развитии;
- экспериментально была доказана применимость к древесине положений синтетической теории прочности; впервые упругие постоянные древесины находились при жестком режиме нагружения, на образцах, взятых с учетом масштабного фактора, что позволило обнаружить различие в симметричных константах упругости;
- было показано влияние масштабного фактора на прочность, что игнорировалось исследователями на протяжении последних десятилетий;
- учитывая масштабный фактор, а также очевидные преимущества жесткого режима нагружения перед нагружением по приращению усилия, даны рекомендации по испытаниям деревянных образцов на сжатие и изгиб.
Кроме того, в первом приближении удалось оценить влияние касательного напряжения на прочность при изгибе в цельном образце и в образце с искусственной трещиной.
Личный вклад автора в решение поставленных задач заключается в самостоятельной разработке методики проведения экспериментов, подготовке материалов и оборудования, наблюдении за опытами и анализ всех полученных результатов.
Вся работа, как теоретическая, так и экспериментальная части, была выполнена самостоятельно при постоянном наблюдении со стороны научного консультанта академика Шемякина Е.И.
Неоценимая помощь при подготовке и проведении эксперимента была оказана автору Институтом Горного дела в г. Новосибирске и лично Ревуженко А.Ф., Жигалкиным В.М., Бабичевым А.В.
Практическая значимость исследования заключается в существенном пополнении знаний о прочности и разрушении древесины, как анизотропного материала со сложной внутренней структурой, разработке современной методики подготовки и проведения эксперимента, получении представлений об остаточной прочности древесины при сжатии и изгибе (нисходящая ветвь на диаграмме «нагрузка - деформация»), определении влияния масштабного фактора на прочность деревянных образцов и конструкций, решении ряда задач о прочности деревянных образцов с трещиной, определении упругих постоянных древесины и др.
Основные положения представленной диссертации активно обсуждались' на семинарах и конференциях по механике твердого тела, древесиноведению, строительным конструкциям и материалам, а также в различных научных коллективах и организациях, с которыми сотрудничал автор в процессе постановки задач, подготовки и проведения эксперимента, а также обработки полученных данных.
Разрушение древесины по площадкам скольжения и демонстрация полученных образцов, как правило, вызывали оживленные дискуссии в самых разнообразных научных кругах, в том числе на:
- 39-ой Научной конференции в г. Владивосток, 1997 г.;
- Региональной научно-технической конференции «Приморские зори», г. Владивосток, 1998 г.;
- 2-ой научной-техничсекой конференции молодых ученых в МГСУ, г. Москва, 1999 г.;
Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых, г. Москва, 2000 г.;
Научной конференции аспирантов и докторантов МГУЛ, г. Москва, 2003 г.
Научной конференции по современным проблемам механики и прикладной математики, г. Воронеж, 2004 г.;
Конференции по проблемам прочности материалов, используемых в авиастроении, г. Воронеж, 2004 г.;
Конференции по механике, математике и информатике в г.Тула, 2004 г *
1 •»
А также в лаборатории деревянных конструкций ЦНИИСК, г. Москва, в лаборатории Института горного дела, г. Новосибирск, на семинарах механико-математического факультета МГУ и т.д.
Перечень положении, выносимых на защиту, вытекает из поставленных задач, решенных в ходе работы:
1. Применимость к древесине гипотезы Треска о максимальном сопротивлении сдвигу.
2. Применимость критериев синтетической теории прочности к сложному анизотропному материалу, которым является древесина.
3. Принципиально новый вид сопротивления нагрузке, который показал эксперимент.
4. Построение полной диаграммы «напряжение — деформации» с учетом нисходящей ветви при сжатии и изгибе в различных направлениях относительно анизотропии свойств.
5. Упругие постоянные для древесины сосны при жестком режиме нагружения.
6. Выбор нового размера испытуемого образца взамен стандартного, обусловленный влиянием масштабного фактора.
7. Новая, современная методика проведения эксперимента при «жестком» нагружении.
Здесь сознательно не упоминаются некоторые любопытные результаты, полученные при испытаниях образцов с трещиной, так как большая часть из них представлена в предыдущей диссертационной работе.
Похожие диссертационные работы по специальности «Механика деформируемого твердого тела», 01.02.04 шифр ВАК
Повышение эффективности распиловки мерзлой древесины лисвтенницы на лесопильных рамах2013 год, кандидат технических наук Вишуренко, Наталия Викторовна
Деформирование изгибаемых клееных деревянных элементов при статическом нагружении2001 год, кандидат технических наук Делова, Маргарита Ивановна
Инкрементальная теория нелинейного деформирования элементов и конструкций в условиях неоднородного напряженного состояния2004 год, доктор технических наук Калашников, Сергей Юрьевич
Несущая способность и деформативность нагельных соединений деревянных конструкций при циклическом нагружении2001 год, кандидат технических наук Шешукова, Наталья Владимировна
Повышение качества сушки пиломатериалов на основе учета анизотропии древесины при составлении схем раскроя бревен2008 год, доктор технических наук Глухих, Владимир Николаевич
Заключение диссертации по теме «Механика деформируемого твердого тела», Тутурин, Сергей Викторович
Начиная с Галилея эксперименты, выполненные с использованием древесины, вносили существенно новые знания о прочности твердых тел.Древесина - как конструкционный, так и естественный материал со сложной внутренней структурой, представляет собой привлекательное сочетание для проверки практических и теоретических положений теории прочности.Полученные результаты имеют важное значение как для изучения механической прочности древесины, так и для общих представлений механики деформируемого твердого тела.В ходе экспериментального исследования были проведены испытания макро-образцов, взятых в трех направлениях анизотропии, при <окестком» режиме нагружения. Получены принципиально новые, ранее неизвестные виды сопротивления древесины нагрузкам.Основные выводы, которые можно сделать на основании проведенной работы, таковы:
1. Была дополнена серия опытов Треска, Кармана, Лоде, Сибирского отделения Академии наук и др. новым материалом — древесиной, который показал схожую картину сопротивления нагрузкам. Имея достаточно солидный набор экспериментов над различными материалами можно утверждать, что гипотеза Треска о сопротивлении максимальному сдвиговому напряжению является общей для твердых тел.2. Впервые удалось наблюдать за локализацией и развитием линий скольжения в древесине при сжатии вдоль и поперек волокон.3. Впервые получены полные диаграммы «нагрузка — перемещение» при сжатии и изгибе вдоль и поперек волокон.4. Впервые показана нисходящая ветвь на диаграмме «нагрузка - перемещение», которая содержит информацию об остаточной прочности.5. Разрушение происходит как по линиям скольжения из-за разрыва волокон, так и из-за вертикального расщепления образца на части, причем нарушаются «слабые» структурные связи между волокнами, сами же волокна загибаются и работают на растяжение.6. Вопреки распространенному мнению, что древесина при сжатии обладает конечными деформациями при максимальной нагрузке, результаты эксперимента показали, что древесина может деформироваться вплоть до полного разрушения.7. На основании экспериментальных исследований можно заключить, что положения Синтетической теории прочности применимы к древесине, и можно рекомендовать для построения теории прочности древесины набор инвариантов, предложенных Шемякиным Е.И.
8. Предлагается отказаться от изучения прочности древесины на малых образцах из «чистой» древесины, а применять образцы с учетом влияния масштабного фактора. При сжатии влияние масштабного фактора на предел прочности несущественно, однако при изгибе его необходимо принимать во внимание. Даны рекомендации по выбору оптимального образца для проведения испытаний.9. При изучении образцов с трещиной применение положений механики разрушения к древесине весьма ограничено из-за невозможности создания направленного разрушения в большинстве наиболее актуальных направлений анизотропии.10. В качестве характеристики трещиностойкости материала можно рекомендовать использование величины поверхностной энергии, которая является устойчивой для различных пород древесины.11. При сосредоточенном изгибе образца поперек волокон наличие продольной трещины в зоне действия касательных напряжений уменьшает предел прочности на 10%.12. Впервые обнаружен эффект неравенства парных констант упругости.13. Примененный в работе жесткий режим нагружения является более информативным с точки зрения изучения прочностных свойств и особенностей разрушения материалов и может быть рекомендован в качестве основного при проведении испытаний древесины.Резюмируя сказанное, можно добавить, что в работе получены принципиально новые сведения о механической прочности древесины, решен ряд важных практических задач, разработана новая методика проведения эксперимента при «жестком» нагружении с учетом масштабного фактора, а также обозначены направления для дальнейших исследований.
Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Тутурин, Сергей Викторович, 2005 год
1. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1995. 560 с.
2. Аннин Б.Д., Жигалкин В.М. Поведение материалов в условиях сложного нагружения. Новосибирск: Изд-во Сибирского отд. РАН, 1999.-342 с.
3. Ашкенази Е.К., Боксберг И.П., Рубинштейн Г.М. Анизотропия механических свойств древесины. М.: Гослесбумиздат, 1958. 140 с.
4. Ашкенази Е.К. Анизотропия прочности древесных и синтетических материалов: Автореф. дис... д-ра техн. наук. Л., 1969.
5. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов.М.: 1978.
6. Баженов В.А., Перелыгин Л.М., Семенова Е.А. Об испытании древесины на сжатие поперек волокон. Труды института леса. М.: АН СССР, 1953. Т.9 с. 315-331.
7. Белл Д.Ф. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел. М.: Наука, 1984. Т1-2.
8. Белянкин Ф.П., Яценко В.Ф. Деформативность и сопротивляемость древесины. Киев: 1957.
9. Белянкин Ф.П. Прочность и деформативность деревянных стержней при кручении. Киев: 1949.
10. Белянкин Ф.П. Метод расчета деревянных конструкций по предельным состояниям и задачи исследования длительной сопротивляемости древесины. Сб.: Исследования прочности и деформативности древесины. М.: 1956. с. 5-20.
11. Белянкин Ф.П. Механические характеристики дуба и сосны при разных гадротермических состояниях. Киев: 1939.
12. Белянкин Ф.П. Прочность древесины при скалывании вдоль волокон. Киев: 1955. 1 З.Бехтерев П., Аналитическое исследование обобщенного закона Гука.М.: 1925. Н.Бобрышев А.Н., Корвяков В.Г., Соломатов В.И. Прочность композитных материалов. Липецк: 1995.
13. Бобряков А.П., Ревуженко А.Ф. Однородный сдвиг сыпучего материала. Дилатансия. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1982. №5 23-29.
14. Бобряков А.П., Ревуженко А.Ф., Шемякин Е.И. Однородный сдвиг сыпучего материала. Локализация деформаций. Физикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых. 1983. №5- 7-21.
15. Бойко М.Д. Влияние температурно-влажностного строительству и архитектуре, 1952.- 96 с.
16. Болденков Р.П. Обосновшше метода пересчета показателей механических свойств древесины к стандартной температуре. Автореф. дис... д-ра техн. наук. М., 1960.
17. Бывших В.Д. Исследование влияния температуры и влажности древесины на ее упругопластические характеристики. Химки, 1958.
18. Быковский В.Н. Применение механики упруго-вязких тел к построению теории сопротивления древесины с учетом фактора времени. Сб.: Исследования прочности и деформативности древесины.-М.: 1956.- с. 32-41.
19. Ванин СИ. Древесиноведение. М. Л.: Гослесбумиздат, 1949.472 с. состояния древесины на ее прочность. М.: Гос. изд-во литературы по
20. Варданян Г.С., Андреев В.И., Атаров Н.М. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности. М.: Изд-во ассоциации строительных ВУЗов, 1995. 573 с.
21. Гаппоев М.М. Оценка несущей методами механики способности разрушения. деревянных Дис...д-ра конструкций техн.наук. М., 1996.
22. Гениев Г.А. О критерии прочности древесины при плоском напряженном состоянии. Строительная механика и расчет сооружений. 1981. №3. 15 20.
23. Денеш Н.Д. Влияние пониженной температуры на прочность элементов деревянных конструкций. Сб.: Исследование в области деревянных конструкций. М.: 1985.
24. Денеш Н.Д. Прочность покрытий при деревянных элементов конструкций эксплуатационных воздействиях: основных Дис...канд.техн.наук. -М., 1991.
25. Джонс B.C. Древесные породы. Их строение и отличительные признаки. М.: Гос. лесное техническое издательство, 1932, 172 с.
26. Дроздовский Б.А., Фридман Я.Б. Предисловие к русскому изданию. Прикладные Мир, 1968.-552 с. вопросы механики разрушения. М.:
27. Езепов Г.Г. Прочность древесины при двухосном напряженном состоянии: Автореф. дис.канд.техн.наук.- М., 1986. 3О.Зайцев Ю.В. Механика разрушения для строителей. М.: Высшая школа, 1991.-288 с.
28. Знаменский Е.М. Несущая способность элементов деревянных конструкций при статическом и динамическом нагружении. М.: 1956.
29. Журков Н. Кинетическая концепция прочности твердых тел. Вестник АН СССР. 1968.- №3. 46-52.
30. Иванов Л.А. Анатомия растений. М.: 1939.
31. Иванов Ю.М. Две области деформирования древесины и предел пластического течения. Сб.: Труды института леса. М.: АН СССР, 1953. Т.9 431-444.
32. Иванов Ю.М. Деформации древесины под действием повторной статической нагрузки при сжатии вдоль волокон. Сб.: Вопросы прочности и изготовления ЦНИПС, 1952.-С. 7 4 7 Зб.Иванов Ю.М. Изменения микроскопического строения древесины в процессе ее деформирования и разрушения. Сб.: Труды института леса. М АН СССР, 1953.- Т.9 89-114.
33. Иванов Ю.М. К вопросу исследования складки разрушения деревянных конструкций. М.: древесины при сжатии вдоль волокон. Сб.: Труды института леса. М АН СССР, 1953.- Т.9- 115-121.
34. Иванов Ю.М. Сопротивление древесины сосны сжатию под разными углами к волокнам. Сб.: Труды инсггитута леса. М.: АН СССР, 1953.- Т.9 347-371.
35. Иванов Ю.М. Предел пластического течения древесины. М.: 1948.
36. Иванов Ю.М. Сопротивление древесины сосны сжатию. Сб.: Труды института леса. М.: АН СССР, 1952.- Т.9 347 370.
37. Иванов Ю.М. Температурно-влажностная закономерность прочности древесины. Лесной журнал. М.: ИВУЗД982. -№5. 74-77.
38. Иванов Ю.М., Баженов В.А. Исследования физических свойств древесины. М.: АН СССР, 1959.-76 с.
39. Ивлев Д.Д. Теория идеальной пластичности. М.: 1966. 232 с.
40. Неупрутие свойства композитных материалов. Под ред. Ишлинского А.Ю., Чернотой Г.Г. М.: Мир, 1978. 294 с.
41. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969. 420 с.
42. Кноп К.К. Симметрия в древесине. Техника воздушного флота. 1935.- №4.- 75-87.
43. Кокс Р., Голд А. Симметрия в твердом теле. М.: Наука, 1970. 424 с.
44. Конструкции из дерева и пластмасс. Под ред. Карлсена Г.Г и Слицкоухова Ю.В. М.: Стройиздат, 1986. -544 с. 49.Вся высшая математика. Краснов М.Л., Киселев А.И., Макаренко Г.И. и др. М.: Эдиториал УРСС, Т1-5, 2000.
45. Крамаренко В.И. Развитие линии скольжения в брусе при изгибе. ПМТФ. 1979. №2. 159-165.
46. Крамаренко В.И., Ревуженко А.Ф. О формировании блочной структуры при сдвиге сыпучей среды. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1987. №5. З10.
47. Клименко В.З. Работа конструкций го клееной древесины при сложном напряженном состоянии материала: Автореф. дис...д-ра техн. наук. Киев, 1990.
48. Колмогоров В.Л. Напряжения, деформации, разрушения. М.: Металлургия, 1970.
49. Ланин А.А. Расчеты и испытания на прочность. Руководящие указания. Санкт-Петербург: 1994. Вып.61.
50. Леонтьев Н.Л. Влияние температуры на механические свойства древесины сосны. Вестник инженеров и техников. —1952. №1. 21-23.
51. Леонтьев Н.Л. О поперечной деформации древесины. Сб.: Труды ЦНИИМОД.-М.:1950.
52. Леонтьев Н.Л. Техника испытаний древесины. промышленность, 1970. 161 с.
53. Лехницкий Г. Теория упругости анизотропного тела. Л.: Издво технико теоретической литературы, 1950 301 с. М.: Лесная
54. Марганец Д.В., Влияние влажности на прочность древесины. Сб. научных трудов МИСИ. М.: МИСИ, 1958. №13. 41-52.
55. Митинский А.Н. «Некоторые вопросы сопротивления древесины, как ортотропного тела». Л.: НИС ЛТА, 1940.
56. Митинский А.Н. Упругие постоянные древесины, как ортотропного материала. Сб.: Труды лесотехнической академии имени Кирова. Л.: ЛТА, 1948. №63. 22-54.
57. Митинский Н.Н. Теоретическое изучение основных явлений упругой деформации. 1911.-С. 4 6 5 4 9 1
58. Москалева В.Е. Строение древесины. Сб.: Труды института Сб.: Строительная механика. СПб.: леса. М.: АН СССР, 1949. Т.4.- 237 238. бб.Москалева В.Е. Строение древесины и его изменение при физических и механических воздействиях. Сб.: Труды института леса. М.: АН СССР, 1957.
59. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. М.: Изд-во иностранной литературы, 1954. Т. 1. 648 с.
60. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. М.: Мир, 1969.-Т.2.-864 с.
61. Никитин В.М. Химия древесины и целлюлозы. М.: Госл есбумиздат, 1951. 496 с.
62. Никифоровский B.C., Шемякин Е.И. Динамическое разрушение твердых тел. —Новосибирск: 1979. 71,Орлович Р.Б., Езепов Г.Г., Найчук АЛ. К оценке некоторых критериев прочности анизотропных тел при плоском напряженном состоянии. Сб.: Техника, технология, организация и экономика
63. Панферов К.В Исследования по деревянным конструкциям. Сб.: Вопросы прочности и изготовления деревянных конструкций. Сборник научных трудов ЦНИПС. М.: 1950. 78 94.
64. Панферов К.В. Деформации древесины под действием повторной статической нагрузки при сжатии вдоль волокон. Сб.: Вопросы прочности и изготовления деревянных конструкций. Сборник научных трудов ЦНИПС. М.: 1952. 48 67.
65. Панферов К.В. Влияние скорости нагружения на прочность и деформативность древесины при действии повторной нагрузки. Сб.: Вопросы прочности и изготовления деревянных конструкций. Сборник научных трудов ЦНИПС. М.: 1952. 68 79. 77.Пен Р., Пен В. Кинетика делигнификации древесины. Красноярск, 1998.
66. Перелыгин Л.М. Древесиноведение. М. Л.: 1949.
67. Перелыгин Л.М., Певцов А.Х. Механические свойства и испытание древесины. М.: Гослестехиздат, 1934.
68. Прокофьев А.С. Конструкции из дерева и пластмасс. М.: Стройиздат, 1996.-220 с.
69. Протодьяконов М.М., Койфман М.И., Чирков С Е Паспорта прочности горных пород и методы их определения. М.: АН СССР, 1964.-78 с.
70. Рабинович А.Л. Об упругих постоянных и прочности анизотропных материалов. Сб.: Труды ЦАГИ. М.: 1946. №582.
71. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1979. -744 с.
72. Ревуженко А.Ф. Механика сыпучей среды. Новосибирск: ИПП «Офсет», 2003.-373 с.
73. Ревуженко А.Ф., Стажевский С Б Шемякин Е.И. О механизме деформирования сыпучего материала при больших сдвигах. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1974. 3 130-133.
74. Розен Б., Дау Н. Механика разрушения волокнистых композитов. М.: 1976.
75. Савков Е.И. Методы физико-механических испытаний древесины. Сб.: Труды ЦАГИ. М.: 1926.
76. Сапожников И.В. состояния 1993.
77. Саусвелл Р.В. Введение
78. Свеницкий Г.В. О пределе пластического течения при поперечном изгибе и при сжатии с изгибом. Сб.: Вопросы прочности и изготовления деревянных конструкций. Сборник научных трудов ЦНИПС. М.: 1952. 80 99. 91. Сен-Венан Б. Мемуар о кручении призм. М.: Гос. изд-во физикоматематической литературы, 1961. 380 с.
79. Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики. М.: Наука, 1975.-680 с. 95.СНиП 2-25-
80. Деревянные конструкции. 1996.
82. Сроули Д., Браун У. Методы испытаний на вязкость разрушения. Прикладные вопросы вязкости разрушения. М.: Мир, 1968. 213 -297.
83. Тимошенко СП., Гере Д.Ж. Механика материалов. М.: Мир, 1976.-670 с.
84. Тимошенко СП., Гудьер Дж. Теория упругости. М.: Наука, 1975. -576 с.
85. Тутурин С В Исследование величины раскрытия и прироста Древесина как конструкционный материал. М.: трещин от нагрузки у различных пород древесины. Сб.: Труды 39 региональной научной конференции. Владивосток: 1997. С 17-24.
86. Тутурин С В Анализ современных достижений в области исследования прочности дерева методами механики разрушения. Сб.: Труды научно-технической конференции «Приморские зори». -Владивосток: ТАНЭБ, 1998. 7-12.
87. Тутурин СВ. К вопросу о применимости концепций линейной и нелинейной механики разрушения для расчетов деревянных конструкций. Сб.: Труды 39 региональной научной конференции. Владивосток: 1997. 34-39.
88. Тутурин СВ. при Исследование величины раскрытия трещин статических нагрузках для повышения древесины 104. безопасности сооружений: Дис.канд.техн.наук. М., 1998. -Тутурин СВ. Исследование прочности дерева методами Сб.: Труды А., региональной научноОб механики 105. разрушения. технической конференции. Владивосток: 1999. 21
89. Тутурин СВ., Григорьев Мартынова В.А., всероссийской особенностях разрушения клееной деревянной балки. Сб.: «Строительные -Т.З.-С95-98. 90. Тутурин СВ. Исследование величины раскрытия трещин древесины для повышения безопасности сооружений. М.: Диалог, 1998. 41 с.
91. Тутурин СВ. Развитие линий скольжения в анизотропной среде. Сб.: «Современные проблемы механики и прикладной математики», трудов международной школы семинара. Воронеж: ВГУ, 2004. 4.1, Т.2. С 501 502. ПО. Тутурин СВ. О размере образца при построении теории прочности древесины. Сб.: Научные статьи докторантов и аспирантов Московского государственного университета леса. М.: МГУЛ, 2003. 16 18.
92. Тутурин СВ. Математическое и описание поведения Московского древесины под нагрузкой через упругие постоянные. Сб.: Научные 37.
93. Тутурин СВ. О влиянии масштабного фактора на прочность древесины. Сб.: Научные статьи докторантов и аспирантов Московского государственного университета леса. М.: МГУЛ, 2003.-С 38-43.
94. Тутурин СВ. Исследование механической прочности деревянного образца с трещиной. Вестник Московского государственного университета. Математика и механика. М.: МГУ, 2004. №3, С 31-35. 114.
95. Тутурин СВ. Механическая прочность древесины. Физическая мезомеханика. Томск: 2004. -Т.7. №6. С 85-
96. Тутурин СВ. Развитие линий скольжения в анизотропном Труды научно-технической конференции материале. Сб.: С 34-37.
97. Тутурин СВ., Короткина М.Р. Влияние масштабного фактора на прочность древесины. Вестник Московского государственного университета леса. Физика. М.: 2004. №3(34). С 186-195.
98. Тутурин СВ., Шемякин Е.И., Короткина М.Р. Разрушение древесины при сжатии. Вестник Московского государственного университета леса. М 2005. №3(39). С 56-71.
99. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. М.: 2001. статьи докторантов аспирантов государственного университета леса. М.: МГУЛ, 2003. 19 «Авиакосмические технологии АКТ-2004». Воронеж: ВГУ, 2004.
100. Уголев Б.Н., Лапшин Ю.Г., Кротов Е.В. Контроль напряжений при сушке древесины. М.: Лесная промышленность, 1980.-204 с.
101. Фигурнов Н.М. Исследование напряженного состояния и особенностей древесины при скалывании. Сб.: Исследования прочности и деформативности древесины. М.: 1956. 167-170.
102. Флаксерман А.И. Влияние наклона волокон на механические свойства древесины сосны. Сб.: Труды ЦАГИ. М.: ГОНГИ, 1931.- В. 78. 122. 123. 124. 125.
103. Христианович А., Шемякин ЕЛ. К теории идеальной Хухрянский ПН. Прочность древесины. М.: 1
104. Ченцов Н.Г. Технические постоянные. 7/ Сб.: Технические Черепанов Г.П Механика хрупкого разрушения. М.:Наука, Чернецов М.М. поперек Исследование прочности древесины при волокон. Деревообрабатывающая пластичности. ММТ. 1967. №4. заметки ЦАГИ. М 1936. №91. 1974.-640 с. растяжении 127. 128. промышленность. —1957. №
105. Шемякин Е Л Введение
106. Шемякин Е Л Синтетическая теория прочности, Ч.
107. Шемякин ЕЛ. Хрупкое разрушение горных пород. Физическая мезомеханика. —Томск: 1999. Т.2. -№6.-С. 63-
108. Горный вестник. 1998. №2. 10-16.
109. Шемякин Е.И. О хрупком разрушении твердых тел. 4.2. (О сдвиговой прочности горных пород). Вестник МГУ, сер.
110. Математика. Механика. М.: МГУ, 2003. №3. 132. 133. 134. 135. 136. 137. 138. 1902. 139. 1951. 140. 610. 141.
111. Saint-Venant Comptesrendues. -Paris, 1
112. Sakai M., Inagaki M. Dimensionless Load-Displasement relation Madsen B. Recommended moisture adjustment factor for lumber stresses. Can. J. Civil Engineering. 1982 Vol. 9. №4.- P. 602Kolmann F. Technologic des Holzes und der Holzwerkstoffe. Эсау К. Анатомия растений. М.: 1
113. Chevandier Е., Wertheim G. Метопе sur les proprietes mecaniques des bois. Paris: 1
114. Chevandier E., Wertheim G. Proprietes mecaniques des bois. Garatt G.A. The mechanical properties of wood. London: 1
115. Guest J.J. On the strength of ductile materials under combined Griffith A.A. Trans. Phil. Roy. Soc, 221 A, 163, 1
116. Helmholtz H. Vorlesungen uber theoretische Physik. Leipzig, Paris: 1861. -276 p. stress. Phil. Mag. 1900. 50. P. 69-132. and its application to crack-propagation problems. Journal of the American Ceramik Society. 1989. №72. 143. 144.
117. Schatz T. Zur bruchmechanischen Modellirung des KurzzeitSmith F.W., Penney D.T. Fracture mechanics analysis of butt Spencer R.A., Madsen B. Duration of load tests for shear Bruchverchaltens von Holz in Rissofrhungmodus
118. Stuttgart, 1994. joints in laminated wood beams. Wood Science. 1978. -VI2. strength. Canadian Journal of civil engineering 1986. V.13. №2.
119. Stanzl-Tschegg S.E., Tan D., Tschegg E.K. Fracture resistance to the crack propagation in wood. International journal of fracture.75,1996. 147. 148.
120. Taylor S. Bender D. Comparing length effect models for lumber Taylor G., Quirmey H. The plasticdistortion of metals. Phil. R-Wagenfuhr Anatomie des Holz. Berlin, 1989. tensile strength. Forest Products Journal. 1992. №2. P.23-
121. Trans. Roy. Soc. 1931, London: Ser.A 230. P. 323-362.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.