Как проверить прочность древесины: виды исследований механических свойств

Показатель прочности древесины является одним из самых важных, так как это механическое свойство определяет стойкость изделий и пиломатериалов к внешним факторам. Прочность взаимосвязана с другими качествами дерева. Она зависит от породы, влажности, постоянных нагрузок, плотности, наличия дефектов.

Зависимость прочности и влажности

Клеточная связанная влага напрямую влияет на прочность. Пределом гигроскопичности является 30% влажность. До этой цифры влажность негативно сказывается на прочностных характеристиках дерева. Чем она выше, тем ниже прочность.

Однако после преодоления рубежа в 30% прочность уже не изменяется, даже если количество влаги в дереве увеличится в 2 раза.

Как нагрузки влияют на прочность?

Сопротивляемость древесины нагрузкам зависит от их силы и времени воздействия. Если на дерево действует постоянная сила или она увеличивается и к ней добавляется динамическая нагрузка, то данный вид механического воздействия является самым разрушительным.

Структура древесины при таких нагрузках начинает разрушаться. Предел прочности – это способность материала сохранять свою структуру, она рассчитывается, как Па/см2.

Дерево испытывают на изгиб, сжатие, растяжение, скалывание.

Данный параметр важен для опорных конструкций. На сжатие влияют измерения в продольном и поперечном направлениях. Если древесина мягкая и имеет высокую влажность, то она мнется, но не разрушается. Сухая древесина с повышенной твердостью разрушается при сжатии вдоль.

В среднем, предел прочности на продольное сжатие у всех пород имеет значение 500 кгс/см2. В поперечном значении меньше, отношение показателей 1 к 8.

Предел прочности при растяжении 1100-1400 кгс/см2. Вдоль волокон она выше, чем в поперечнике. Однако данный показатель необходимо учитывать при сушке и резке дерева, так как режим сушки подбирается, в том числе, в зависимости от данного параметра.

Усредненный показатель для всех пород 1000 кгс/см2. Напряжение на изгиб ощущается разными слоями древесины по-разному. Верхние слои сжимаются, нижние растягиваются и разрушаются быстрее всего, средние практически не изменяются. Прочность на изгиб меняется в зависимости т влажности. С повышением влажности на 1%, прочность на изгиб повышается на 4%.

В пиломатериале части древесины могут сдвигаться относительно друг друга при нагрузках. Сдвиги могут возникнуть от распила или от сколов.

Какая древесина самая прочная?

Если рассматривать хвойные породы, то самой прочной является, бесспорно, лиственница. Дерево не гниет, обладает повышенной долговечностью, устойчивостью к влаге, высокой твердостью. Прочность лиственницы характеризуется высокой смолистостью, а также влиянием влаги. Находясь в воде, дерево становится каменным. Строительство, кораблестроение, подводные сооружения – основные сферы применения лиственницы.

Высокой прочностью отличается и дуб. Древесина дуба очень долговечная и гибкая, из нее изготавливают дорогостоящую мебель, покрытия для пола, сувениры, поделки.

Твердой прочной и, можно сказать, железной древесиной обладают несколько видов деревьев, растущих в разных странах мира: амазонское дерево, темир-агач из Ирана, персидская парротия, африканская азобе. Это редкие экземпляры, которые сложно отыскать в природе.