CC BY
16
Також можна стверджувати, що основний вплив на хвилястють пропилу здiйснюють рiжучий iнструмент та властивостi i структура деревини. Причому, вплив факторiв шструмента е постiйним i змшюеться по мiрi його затуплення, що дае змогу прогнозувати показники хвилястост пропилу. Вплив деревини залежить вiд li властивостей, структури, розмiрiв та розмь щення пропилу у колодi у кожен конкретний момент часу. На точшсть об-роблення впливае також режим рiзання, геометрична точнiсть та конструкщя самого верстата. Одним з важливих факторiв впливу на точшсть е людський, зокрема рiвень квашфжаци робiтникiв, якi працюють на верстать Одшею з причин отримання неяюсно! продукцп може бути вiдсутнiсть яюсного контролю точностi розпилювання, оскшьки часто на виробництвi практикуеться вiзуальна оцiнка хвилястостi пропилу. Як показали дослщження, хвилястiсть 1.. .2 мм вiзуально виявити практично неможливо.
5. Висновки
1. Основним показником точност розпилювання колод на горизонталь-них стрiчкопилкових верстатах е хвилястiсть пропилу.
2. Режим рiзання та перiод стшкосп iнструмента на горизонтальних стрiчкопилкових верстатах мае визначатися залежно вiд величини хвилястост пропилу.
3. Встановлено, що загальш втрати деревини визначаються шириною пропилу та величиною максимально! його хвилястосл, як можуть пе-ревищувати втрати вiд ширини пропилу у декшька разiв.
Л1тература
1. Пилипчук М.1., Климаш Р.Р. Пщвищення точност розпилювання колод на горизонтальному стр1чкопилковому верстатi// Наук. вiсник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. -Льв1в: УкрДЛТУ. - 2005, вип. 15.2 - С. 108-113.
2. Пилипчук М.1. Основнi напрямки розвитку теори точностi механiчного розроб-лення деревини та деревних матерiалiв// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. -Львiв: УкрДЛТУ. - 2005, вип. 15.1. - С. 165-170.
3. ГОСТ 8486-86. Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия.
4. ГОСТ 24454-80. Пиломатериалы хвойных пород. Размеры.
5. ГОСТ 6564-84. Пиломатериалы и заготовки. Правила приемки, методы контроля, маркировка и транспортирование.
6. Стр1чкопилковий верстат з консольно-телескотчним супортом СКТП 505-2. Паспорт i керiвництво з монтажу та експлуатаци. - Львiв: УкрДЛТУ. - 2000. - 25 с.
УДК 634.0.812 Доц. Б.П. Поберейко, канд. техн. наук - НЛТУ Украти
АНАЛ1З КРИТЕРПВ М1ЦНОСТ1 ДЕРЕВИНИ ТА АН1ЗОТРОПНИХ КАП1ЛЯРНО-ПОРИСТИХ МАТЕР1АЛ1В
Проаналiзовано кригери короткочасно! та довгочасно! мiцностi. Виявлено, що на сьогодш вирiшено задачi мiцностi деревини в основному у пружнш обласп деформування. У в'язкопружнiй знайдено рiшення лише для часткових випадюв деформування, зокрема, для одновiсного стиску, розтягу вздовж та впоперек волокон.
Doc. B.P. Pobereyko - NUFWT of Ukraine
Analysis critirial of strength conditions wood and anisotropic capillary-porous materials
The criteria of durability brief and of long duration are analysed. It is discovered that for today the tasks of durability of wood are decided mainly in the resilient region of deformation. In vis-cidly resilient - their decisions are found only for the special cases of deformation, for the monoaxial compression and tension trough the length and breadth fibres.
Актуальшсть. Для корекцй вщомих та розробки нових технолопчних режимiв, а також вдосконалення юнуючих та створення сучасних систем контролю i регулювання процешв riдротермiчноi обробки пиломатерiалiв важли-вими е задачi визначення мщност деревини. На сьогодш вони виршеш в основному для матерiалiв з однорщним напружено-деформiвним станом у пруж-нш постановцi [1-3]. Для в'язкопружно! областi деформування закономiрностi впливу реономних1 властивостей на li мщшсть встановлено лише для частко-вих випадкiв одновiсного стиску та розтягу вздовж основних напрямюв ашзот-ропй [4, 5]. Звичайно, що такий стан дослiджень у данш областi е не достатнiм для розробки методик та методiв своечасного виявлення небезпечних, щодо трiщиноутворення та короблення, у висушуваних пиломатерiалах напружень, хоча б тому що 1х розподш в об,емi матерiалу, насправд^ е нерiвномiрним (не-однорiдним) [6]. У зв'язку з цим актуальним е аналiз сучасних експеримен-тальних та теоретичних робiт, присвячених вивченню необхiдних i достатнiх умов (критерйв) за яких вiдбуваються небезпечнi процеси в об'емах ашзотроп-них кашлярно-пористих тiлах, результатом розвитку яких е руйнування.
Критерп короткочасно1 мiцностi. Вщповщно до аналiзу л^ератур-них джерел [7-9], на сьогодш вщомими е два класи (типи) критерiiв мщность До одного з них належать критерй, в основi яких покладено припущення: в умовах однократного навантаження напружено-деформiвний стан матерiалу не перевищуе межi мiцностi, якщо значення деяких ушверсальних функцiй компонентiв тензорiв напружень i деформацiй Fm{pij-,Sj), m = 1, 2, ... е мен-
шими за !х граничнi значення Fm. Якщо хоча б одна iз цих функцш отримуе значення, яке дорiвнюе Fm, то напружено-деформiвний стан матерiалу дося-гае межi мiцностi, тобто
Fm(& ij, SjFm. (1)
Порiвняльний аналiз подiбних нерiвностей [1,10,11] з вiдомими результатами експериментальних дослiджень [1,2] показав, що вони е дшсно критерiями мщносл для зразкiв випробовуваних в умовах короткочасного навантаження. Але, оскшьки у випадку такого навантаження поведшка мате-рiалу е пружною [4, 5, 9], то умови типу (1) описують безпечну область деформування ашзотропних твердих тш зi склерономними пружними власти-востями. До таких критерйв вщносяться, зокрема, узагальнений критерш Гольденблата-Копнова [10]
1 Матер1али з реономними властивостями - це матер1али, об'ем i форма яких тсля розвантаження не в1днов-люеться або вщновлюеться через певний промiжок часу
\ а
Vi,k У
ЛР
S П1к а ik I +1 ^^ П1кпта1кanm I + I ^^ niknmpqaikanma
f V
Vi,k,n,m у
nm pq
Vi,k,n,m,p,q У
+... < 1, (2)
де nik, niknm, niknmpq - компонента тензора мщносп, якi задовольняють умо-вам симетри [9]:
nik =
niknm nkinm nikmn nikmn; (3)
niknmpq nkinmpq nikmnpq nkimnpp niknmqp nkinmqp nikmnqp nkimnqp-
Нерiвнiсть (2) дае змогу оцшити граничний напружений стан ашзот-ропних матерiалiв з рiзними межами мщносп для будь-яких типiв наванта-жень (розтяг, стиск, зсув), незалежно вщ напрямку !х прикладення [9-11]. В li структурi закладено досить широк можливостi адаптацii до дослiдних даних за рахунок не лише належного вибору компоненлв тензора мiцностi, але й змiни показникiв степеня а,в,у, ... Дшсно, якщо знехтувати всiма доданками суми право!' частини нерiвностi (2), о^м другого, та поклавши в = 1, отри-маемо критерш Мiзеса-Хiлла [9, 11]
niknmaikanm <1. (4)
i,k,n,m
За даними дослiджень О.К. Ашкеназi [1] нерiвнiсть (4) задовшьно уз-годжуються з дослщними даними для матерiалiв, числовi значення меж мщ-ностi яких не залежать вiд способу навантаження. До таких матерiалiв належать матерiали для яких абсолютне значення вщношень меж мiцностi на роз-тяг та стиск близьке за значенням до одинищ [1, 3, 9]. Стосовно деревини - це деяк листяш породи, наприклад, тополя, бук, вшьха чорна тощо. Для топол^ наприклад, значення межi мiцностi впоперек волокон у випадку стиску е приб-лизно у 0,96-1,1 раза бшьшим, шж у випадку розтягу. Для матерiалiв, абсолютне значення вщношення меж мiцностей яких на стиск та розтяг iстотно вiдрiз-няеться вiд одиницi умова (4) не виконуеться. До них вщносяться в основному деревш матерiали хвойних порщ, зокрема сосна, ялина, тощо. Порiвняльний аналiз значень !х меж мщност на стиск та розтяг впоперек волокон показав, що вони вiдрiзняються у 2,96-3,5 рази. У зв'язку з цим, автором згаданих робгг, на основi обробки результат експериментальних вимiрювань поверхнi корот-кочасно!' мiцностi та аналiзу умови (5) запропоновано критерш [1]:
(п1111а11 + П2222а22 + П3333а33 + 2П1122а11а22 + 2П2233а22а33 +
2 2 2 г 2 2
+ 2П1133СТ11СТ33 + 4П1313^13 + 4П2323^23 + 4П1212^1^ <стЦ +а22 + . (5)
2 2 2 2
+ а33 +^11^22 + ^22^33 + ^11^33 + ^13 + ^23 + ^12
Аналiз його структури показав, що лiва частина нерiвностi (5) е квадратом лiвоi частини нерiвностi (4), а права - сумою iнварiантiв I2 та I2, де I1 = а11 + а22 + а33, I2 = а^ + а22 + а23 + 2а22 + 2а23 + 2а23. Зазначимо, також, що в умовi (5) на вщмшу вiд (4), дшсно, враховано вплив змши напрямку ди прикладених до матерiалу мехашчних зусиль на характеристики його мщносп.
Наочним обгрунтуванням цього твердження е застосування критерш (5) для опису мщност деревного зразка в умовах одновюного стиску та розтягу, на-приклад, вздовж волокон. Для таких випадюв (5) запишеться у виглядi
Пцц = 1/«вх , (6)
де «вх - механiчнi зусилля шдведеш до зразка. Звiдси, якщо «вх е розтягу-ючими (додатними за знаком), то значення величини Пцц е додатними. У противному випадку Пцц - вщ'емш, що i необхiдно було довести.
Проаналiзований критерiй мае також i деяк недолiки, зокрема, вiн не виконуеться для iзотропних матерiалiв, а визначена з рiвняння (5) поверхня мщност для деяких порiд деревини не завжди е випуклою, що суперечить класичним вимогам мщност [11].
Частковим випадком критерiя (2) е також критерш [10], заданий мате-матичною моделлю:
= (7)
X Пи<1к + X П1кпш«1к«пт ^ 1
г, к V (,к,п,т
де:
с
Пи =
2
1
1
л
Пцкк =
\<гР «с У ' 1
1
■ + •
V«? «1С,
Пггг г =
+
1
■ + ■
1
\
2
■ V« гР 1
+—
Пгкгк =
«с У 2
\«кР «кс у
11
-+ ^
4т2к
2
(8)
V
т гк,45 т гк,45
У
, - межi мщностей матерiалу випробовуваного на розтяг та стиск вздовж осей ашзотропп (1); , тгк,45, тгк,45 - межi мiцностей матерiалу за вщ-повiдних зсувiв.
Аналiз сшввщношень (8) свiдчить, що для ашзотропних матерiалiв, межi мiцностi яких не залежать вiд знаку напружень (тишв навантаження), значення компонентiв тензорiв мщносл другого рангу дорiвнюють нулевi (П ц = 0), i, вiдповiдно, критерiй (7) переходить в умову критерш Мiзеса-Хiл-ла. Зазначимо також, що для деревини нерiвнiсть (7) не виконуеться, оскшь-ки за даними експериментальних дослiджень значення величин «Р, «с,
тгк,45, тгк,45 не задовольняе умов сумiсностi
11
11 — + —
1
к.
«гР «гс «кР «кс Тгк,45 Тгк,45
(9)
якi визначають межi використання критерiю короткочасно! мiцностi Гольден-блата-Копнова (7) - (8). Однак, не зважаючи на зазначеш недолiки, проаналь зований критерiй мае важливе практичне значення, хоча б тому, що вш впер-ше був усшшно узагальнений на випадок довгочасно! мщност ортотропних матерiалiв шляхом замiни доданюв Пк, Пгкпт«гк«пт, тощо на вiдповiднi оператори за правилом [10]
1
1
2
1
1
г* 0
г*
П1кс ¡и ^ 1Цк(* - ()т; (9)
П1кпш^1кспт ^ ^^г'кпт (т* - т)а¡к(т)апт(т)т, (10)
0
i т.д. Тензори тривало! мiцностi , 0.кпт у (9) та (10) визначаються функщ-ями, залежними вiд часу т * перебування тша шд дiею сталого навантаження, чисельнi значення параметрiв якого дорiвнюють (т *) спт(т *).
Узагальнення критерив короткочасно! мiцностi на довгочасну мщ-нiсть. Критери довгочасно! мщност вiдображають реономнiсть механiчних властивостей твердих тш [7, 10], тому, оскшьки деревина вiдноситься до таких матерiалiв [1, 2, 4, 5], то вони мають важливе значення для визначення и мiцностi у в,язкопружнiй областi деформування. До них вщносяться, зокрема, критери отриманi з критерив короткочасно! мiцностi на основ^ зазначених вище, замiн (9)-(10) з урахуванням умови, зпдно з якою результати визначенi за критерiем довгочасно! мiцностi та вiдповiдним критерiем короткочасно! мiцностi повиннi збiгатися у випадку деформування матерiалу пiд дiею ста-лих навантажень, якщо тривалiсть !х ди не перевищуе деякого значення т*. Одним iз таких критерив е операторний критерiй Гольденблата-Копнова [10]:
\Q-ik (* - т )ск ())т
+
|Цкпт(* - т )сik()спт())т < 1. (11)
Для матерiалiв, компоненти 0.к, ^¡кпт тензора мщност яких визначаються експоненщальними залежностями:
Ц* = ПкА ехр(а[т* - т]); (12)
Ц-кпт = Пцщт 2аВ{ехр(2а[т * - т ])- ехр(а[т * - т ])}, (13)
де а, А, В - стaлi величини, як визначаються з кривих довгочасного опору, нерiвнiсть (11) мае вигляд [10]:
^ Пik Ск + Пiknmсikспт < / \ . (14)
ик ^кпт ехр(ат *)-1
I! aнaлiз показав, вона збiгaеться з нерiвнiстю (7) у випадку, коли т* = 1п2/а . Отримане сшввщношення для визначення часу т * е шдтверджен-ням того, що зaдaчi визначення мiцностi у пружнш постaновцi е частинним випадком аналопчних задач у в,язкопружнiй постaновцi, а межi застосування !х розв,язкiв е залежними вщ реологiчних властивостей мaтерiaлу.
Цiнними для побудови критерив довгочасно! мiцностi деревини е кри-терй, якi отримуються з вище проaнaлiзовaних критерив короткочасно! мщ-ностi, на основi зaмiни !х право! частини на деяку спадну функцш часу т * перебування тша шд дiею сталого навантаження, якi, з огляду на умови (1), можна подати у виглядi [10]:
^(ау, ц )< /(х*). (15)
Вони задовшьно узгоджуються з результатами експериментальних дослiджень матерiалiв для яких критерй довгочасно! мiцностi у випадках од-новiсного стиску, розтягу та зсуву можна вважати подiбними. За даними ро-бiт [4, 5, 12] до таких матерiалiв належить також i деревина, кривi довгочас-ного опору яко! у рiзних напрямках ашзотропй е рiзними у числовому вщно-шеннi, але подiбними за характером змши залежно вiд часу деформування. Дшсно, у загальному випадку вони описуються залежностями [2, 4, 5, 12]:
« = «мдо +
« мм « м
1 «мдо
«м
ехр(-ст), (16)
де «мм, «мдо - вiдповiдно межi мiцностi та довгочасного опору, с - параметр, залежний вщ фiзико-механiчних властивостей матерiалу. До критерйв типу (15) належить, зокрема, критерш [10]:
X Пгк«гк + I X Пгкпт«гк«пт < а + в ехр(- X-* ), (17)
г,к \ г,к,п,т
де а, в, X - параметри довгочасно! мiцностi матерiалу, якi визначаються з вщ-повiдних випробовувань. Однак, цей критерш та йому подiбнi [11] з тих же причин, що й критерш (7) не узгоджуеться з дослщними даними для дереви-ни, хоча не виключено, що вш може бути використаний для наближено! ощн-ки И мщносл за певних умов.
Проаналiзованi критерй довгочасно! мiцностi, грунтуються на уявлен-нях про iснування деякого граничного значення мщносп, пiсля досягнення якого вщбуваеться руйнування матерiалу. Однак, е й iншi пiдходи опису виз-начення мiцностi, зокрема, у роботах [13-16] мщшсть вважаеться нерiвноваж-ним процесом, який здебшьшого е нестащонарним, це - кiнетичний пiдхiд.
Кшетичт критерй довгочасно! мiцностi. Бiльшiсть кшетичних критерйв довгочасно! мiцностi грунтуються на емтрично встановленому принципi лшшного сумування пошкоджень. Вперше цей принцип був запропонований автором роботи [15], де рiвняння для визначення часу руйнування матерiалу т* подано у виглядi
/-[(г 1, (18)
0 М«(т)
де -г («) - тривалють часу необхiдна для руйнування матерiалу в умовах пов-зучост (у випадку сталого напруженого стану «). Наведене спiввiдношення не залежить вiд типу руйнування (в'язкого, крихкого), воно не описуе локально! мщносп та не може бути використане для ощнки мщносп матерiалiв, випробовуваних на зсув та матерiалiв зi складними напружено-деформiвними станами [13, 14]. Однак, за певних обмежень сшввщношення (18) задовшьно описуе кшетику мщносп у кожному iз зазначених випадкiв. За даними робгг [13, 16] воно успiшно використовуеться для визначення кшетики руйнування в'язкопружних матерiалiв, залежностi швидкостей деформацiй повзучосп, котрi вiд напружень е лшшними, а миттевi, пружнi деформацй - незначними. О^м цього, зазначимо, що у проаналiзованому критерй не враховано ашзо-
тропи мщност1 кап1лярно-пористих матер1ал1в, оск1льки пошкоджен1сть Т й-
р(т)= /—г , е скалярною величиною.
0
До критерив в яких пошкоджешсть е скалярною величиною належить критерш Качанова Л.М. [16, 17]:
^ = - А(п + 1]ь»ах, (19)
ат
де: 0 < у < 1 - параметр суцшьност середовища; «тах - ютинне максимальне напруження розтягу у заданш точщ середовища матер1алу; А>0, п > 0 - деяк сталь У випадку вщсутност пошкодженност у = 1, а за умови !х наявност у = 0. Пор1вняно 1з сшввщношенням (18) цей критерш у межах модел1 крих-кого руйнування можна використовувати для ощнки локально! мщност твер-дих тш з1 складним напружено-деформ1вним станом [13], що мае важливе значення у випадку його застосування для деревини. Дшсно, за даними робгг [1, 12], в умовах стиску деревини вздовж волокон виникають трщини, кшце-вим результатом росту яких е крихке руйнування. Впоперек волокон трщи-ноутворення не спостер1гаеться, 1, вщповщно, р1вняння (19) не виконуеться. Доцшьно також зауважити, що (18) е частковим випадком проанал1зованого кшетичного р1вняння (19). Для обгрунтування цього достатньо праву частину (19) записати у вигляд1 1/ -г (-), тод1 (19) матимемо
йу 1
а- -г(т) ( 0
Звщси, проштегрувавши отримане р1вняння для у = 0 одержимо критерш (18), який вперше було використано для визначення меж1 мщносл в умовах повзучост Робшсоном [15].
Оригшальним для дослщжень мщност деревини в умовах пдротер-м1чно! обробки е критерш Ю.Н. Работнова [18]:
Й8п
ь(еп)= Я (а, ю),
(21)
— = ф(ю)
аде: £п - в'язка складова деформацш повзучостц ю - функщя пошкодженост матер1алу, яка дор1внюе нулев1 у випадку вщсутност пошкоджень { ю = 1 у випадку наявност трщин, тобто можна вважати, що ю = 1 - у. Його складо-вими частинами е р1вняння повзучост (перше р1вняння системи) та кшетичне р1вняння крихкого руйнування, об'еднання яких у систему дало змогу авторо-в1 врахувати вплив процеЫв повзучост на трщиноутворення. Цей вплив виз-начаеться ф1зико-мехашчними властивостями матер1алу { е залежним вщ виг-ляду функцш /(«, ю) та ф(«, ю). Вш е значним для деревини, значення вщнос-но! вологост1, яко! дор1внюють або е бшьшими за межу пгроскошчност1, ос-кшьки у цьому випадку !! реолопчш властивост е найбшьше вираженими [4]. Для абсолютно сухо! деревини взаемод1я процешв повзучост та трщино-утворення не е ютотною.
З огляду на юнуючу, на сьогодш, класифiкацiю видiв руйнування, заз-начимо, що проаналiзований критерiй вiдноситься до критерйв оцiнки проце-сiв змшаного руйнування. Однак, це не означае що його не можна викорис-товувати для опису в'язкого та крихкого руйнування, як е частинними випад-ками змiшаного руйнування матерiалу.
У розглянутих вище критерiях значення характеристик мщносл мате-рiалу на даний момент часу Т1 е не залежними вiд значень величини наван-тажень для моментiв часу т< т 1, тобто вiд "юторй" розвитку навантажень. Для реолопчних матерiалiв, а отже i для деревини ця залежшсть е очевидною [6]. У зв'язку з цим автором зазначено! роботи було запропоновано критерш
т*
|(т* - т)ф[сте(т)]]т = 1, (22)
0
де: ф[ае(т)], т - невщома функцiя та стадий параметр вщповщно, якi визнача-ються з результата експериментальних вимiрювань довгочасного опору ма-терiаду; ае(т) - еквiвадентне напруження, за яке приймаеться або штенсив-шсть напружень, або максимальне напруження.
Деревина вщноситься до анiзотропних матерiалiв, тому для дослщж-ення 11 мiцностi важливим е критерй в яких пошкодження Р(т) е не скаляр-ною, а тензорною величиною. До таких критерйв вiдносяться критерй, отри-манi на основi теорй накопичень та мiр пошкоджень [7]. Дшсно, згiдно з ос-новними постулатами та положеннями ще! теорй, мiцнiсний стан будь-яко! точки суцiльного середовища твердого тiла однозначно визначаеться симет-ричним тензором пошкоджень Р)■ (т) та мiрами пошкоджень Мт((т)), де ш=1,2,..., ту < п; п - кiлькiсть компонентiв Ру(т ) вщ яких залежною е фун-кцiя Мт (■()). Загалом величина р■ (т) е функцiею температури Т(т), компо-нентiв тензорiв напружень стгу (т) та моментiв (т), тобто
Р = р (а* (т) ^ (т),Г(т)). (23)
Зaдежнiсть (23) може бути як нелшшною так i лiнiйною. У тензорнiй лiнiйнiй теорй накопичень:
т т
р () = \фуЫ ( - + \^ук1 ( - (), (24)
00
де фгук/ i Ууы - функцй, якi визначаються за результатами випробовувань на довгочасну мiцнiсть в умовах чистого зсуву та одновюного розтягу. За критерш мщност приймаеться момент часу т*, для якого хоча б одна iз мiр пошкоджень Мтр) дорiвнювaлa б деякш стaлiй мaтерiaду Ст вщповщно. Деякi узагальнення зaдежностi (24) на нелшшний випадок наведено у роботах А. А. 1льюшина [7] i В.В. Москвiтiнa [8, 14].
Ентропшний критерй довгочасно! мiцностi. Надзвичайно важливим для моделювання мiцностi реологiчних тш зi змiнними потенцiaдaми тепло-перенесення е ентропшний конструктивний критерш мщносл [19], зпдно з якою одшею з основних причин руйнування мaтерiaлу е зростання значень
густини ентропи 5(т) у процес деформування. Початком руйнування вва-жаеться момент часу -*, коли величина £ (-) досягне деякого граничного зна-чення тобто, якщо на початку деформування 5 = 50, то
+ А5 = 5*, (25)
де А5 - прирют ентропи одинищ об'ему (або одинищ маси) матер1алу за час -*.
Для умов ад1абатичного деформування, коли швидюсть зростання густини ентропи зумовлена лише дисипащею енерги, критер1альне сшввщно-шення (25) мае вигляд
50 + йт а- = 5*, (26)
0 т(-)
де: Ж(-) - швидюсть дисипаци енерги, або функщя розЫювання; Т(-) - абсолютна температура матер1алу.
Для релаксацшно-деформацшних процеЫв, що протжають в умовах теплового (ентропшного) обмшу з навколишшм середовищем критер1альне сшввщношення (26) не виконуеться. У цьому випадку на прирют густини ентропи, окр1м дисипативних сил, впливають ще й шш! чинники, зокрема, теп-лопровщшсть та потж ентропи через поверхню матер1алу. Звичайно, що у та-юй постановщ задача мщносл дещо ускладнюеться, але, зпдно з [10], вона виршуються на основ! ентропшного критерда. Для цього достатньо подати швидюсть приросту ентропи А5 у вигляд! суми швидкостей прирослв ентро-пш, обумовлених кожним ¿з зазначених чинниюв. На основ! такого шдходу, авторами вище зазначених робгг, для процес!в неад!абатного деформування (точшше, ентроп!йного) отримано р!вняння
рТ — + уУ5 = Ж + с11\(Т), (27)
Чдт )
де: р, X - густина та коефщент теплопровщност матер!алу; уу5 - скаляр-ний добуток вектор!в швидкост! теплового потоку через одиничну поверхню та град!ента ентроп!!.
Отже, ентропшний критер!й дае змогу дослщити довгочасну м!цн!сть матер!алу не лише у випадках мехашчного навантаження, але ! в умовах теп-лообмшу, що, безумовно мае важливе значення для розробки технолопчних критер!!в, зокрема, для критерив м!цност! г!дротерм!чно! обробки деревини. Окр!м цього, зазначимо, що ентропшш критер!! (23) та (24), на сьогодш, ус-п!шно апробоваш для в'язкопружних матер!ал!в характер руйнування яких е в'язким, а закон повзучост в!домим. У випадку крихкого руйнування його застосування можливе лише за умови, коли е вщомими юнетичш р!вняння визначення тр!щин та шших дефект!в у матер!ал! [10].
Термодинам!чш критер!! м!цност! [20, 21]. В основ! термодинам!чних критер!!в мщносл покладено припущення: початком руйнування матер!алу вважаеться момент часу, коли хоча б одна !з адитивних складових будь-якого термодинам!чного потенц!алу Ф (внутршня енерг!я Цв(5, £ц), вшьна енерг!я
H (S, a'ij)) досягне
(28)
На вщмшу вiд ентропшного, термодинaмiчний критерiй не вимагае введення додаткового юнетичного рiвняння у випадку визначення мщност мaтерiaдiв, характер руйнування яких е крихким, оскiльки еволющя мiцнiсних характеристик, згiдно з його вихщними положень, визначаеться законом збе-реження енерги. Це означае, що за його допомогою можна врахувати вплив не лише теплообмшних, але i мaсообмiнних процесiв на кшетику руйнування в'язкопружних мaтерiaлiв, характерними для яких е рiзнi види руйнування.
Висновки. Анaлiз лiтерaтурних джерел показав:
1) На сьогодш дослiджено конструктивну мщшсть деревини в основному у пружнш облaстi деформування. У в'язкопружнш облaстi вона вивчена лише для випадюв одновiсного стиску та розтягу вщповщно вздовж та впопе-рек волокон.
2) Iснуючi критери короткочасно! та довгочасно! мiцностi виконують-ся для мaтерiaлiв з рiвномiрно розподiленими полями температур та вологи.
3) Характер розвитку мщност у деформiвних капшярно-пористих ма-терiaдaх визначаеться зaкономiрностями розвитку взаемозв'язних термодина-мiчно незворотнiх процеЫв повзучостi та накопичення пошкоджень. У зв'яз-ку з цим, для розробки технолопчних критерив мiцностi деревини зi змшни-ми потенцiaдaми тепломасоперенесення доцшьно використати ентропiйний та термодинaмiчний критери конструктивно! мiцностi.
1. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. - М.: Лесн. пром-сть, 1978. - 224 с.
2. Божок О.П., В1нтон1в 1.С. Деревинознавство з основами люового товарознав-ства. - К.: ММКВО, 1992. - 320 с.
3. Соколовський Я.1., Прник М.Л., Шикеринець 1.М., Поберейко Б.П. Мехатчш властивостi деревинних композитних матерiалiв// Препр. № 95.8 - УкрДЛТУ, 1996. - 53 с.
4. Белянкин Ф.П., Яценко В.Ф. Деформативность и сопротивляемость древесины как упруго-вязко-пластического тела. - К.: Изд-во АН УССР, 1957. - 86 с.
5. Леонтьев Н.Л. Длительное сопротивление древесины. - М.: Гослес-бумиздат, 1957. - 132 с.
6. Соколовський Я.1., Поберейко Б.П. Дослщження волопсних i залишкових нап-ружень у процеа сушшня// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Львiв: УкрДЛТУ. - 1998, вип. 8.1 - С. 196-207.
7. Ильюшин А.А., Победря Б.Е. Основы математической теории термовязкоупру-гости. - М.: Наука, 1970. - 278 с.
8. Москвитин В.В. Сопротивление в'язкоупругих материалов. - М.: Наука, 1972. - 327 с.
9. Божидарник В.В., Сулим Г.Т. Елементи теори пластичносп та мщносп. - Львiв: Свгг, 1999: т.1, 532 с.; т.2, 418 с.
10. Гольденблат И.И., Бажанов В.Л., Копнов В.А. Длительная прочность в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1977. - 248 с.
11. Яценко В.Ф. Прочность композиционных материалов. - К.: Выща шк. Головное изд-во, 1988. - 191 с.
12. Хухрянский П.Н. Прочность древесины. - М.: Гослесбумиздат, 1955. - 152 с.
13. Кишкин Б.П. Конструкционная прочность материалов. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. - 184 с.
Лггература
14. Москвитин В.В. Некоторые вопросы длительной прочности вязкоупругих сред// Проблемы прочности, № 2, 1971.
15. Robinson E.L. Effect of temperature variation on the long time rupture strength of steels// Trans. ASME. - 1952, vol.74, № 5 - P. 83-89.
16. Качанов Л.М. Основы механики разрушения. - М.: Наука, 1974. - 308 с.
17. Качанов Л.М. Основы механики разрушения. - М.: Наука, 1974. - 264 с..
18. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. - М.: Наука, 1966. - 752 с.
19. Киялбаев Д.А., Чебанов В.М., Чудновский А.И. Вязкое разрушение при переменных температурах и напряжениях// В сб.: Проблемы механики твердого деформируемого тела. - Л.: Судостроение, 1970. - С. 217-222.
20. Победря Б.Е. Термодинамический критерий прочности композитов// Механика композитных материалов. - 1993, т.29, № 3. - С. 302-310.
21. Росадо Р.М. Термодинамический критерий разрушения вязкоупругого материала: Автореф.... канд. физ.-мат. наук. - М., 1992. - 74 с._
УДК 674.053:621.935 Докторант I.Т. Ребезнюк, канд. техн. наук -
НЛТУ УкраХни
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ФОРМИ ТА КУТА НАХИЛУ ГОЛОВНО1 Р1ЗАЛЬНО1 КРОМКИ ЗУБ1В ВУЗЬКО1 СТР1ЧКОВО1 ПИЛКИ
Одержано залежност для визначення радiуса заокруглення дуги кола головно! рь зально! кромки та кута !! нахилу у вершинах лез зубiв вузько! с^чково! пилки.
DoctorantI.T. Rebeznjuk-NUFWTU
Research of the form and corner of the inclination of main cutting edge
tooth's of the narrow tape saw
Dependences for definition of radius rounds arches of a circle of the main cutting edge and a corner of its inclination at tops of edges tooth's a narrow tape saw are received.
Головна р1зальна кромка шдготовленого зуба будь-яких деревор1заль-них пилок переважно розглядаеться прямолшшною, а !! кут нахилу - лише у раз! виконання косого загострення зуба [1].
Для загострення зуб1в вузьких колодопиляльних стр1чкових пилок переважно використовують абразивш круги з початковим зовшшшм д1аметром D = 127 мм [2]. Кшцевий д1аметр спрацьованого круга на практищ мш1маль-но може становити 65.75 мм. Застосування загострювальних крупв малих д1аметр1в призводить до збшьшення рад1уса криволшшносл шл1фовано! по-верхш зубчастого вшця пилки, а вщтак, впливатиме на форму та ор1ентуван-ня головно! р1зально! кромки леза зуба.
Ц особливосл негативно позначатимуться на якост шдготовлення вузьких колодопиляльних стр1чкових пилок до роботи. Тому доцшьно досль дити форму головно! р1зально! кромки, рад1ус !! криволшшносп та кут нахилу у вершинах леза зуба для параметр1в абразивних крупв, як використову-ються тд час загострення.
Форма головно! р1зально! кромки залежить вщ форми передньо! та головно! задньо! поверхонь леза зуба, в результат! перетину яких одержуеться р!зальна кромка. Дослщивши кривол!н!йн!сть формоутворювальних поверхонь леза зуба можна визначити криволшшшсть головно! р!зально! кромки зуба та кут !! нахилу у вершинах леза зуба.
