Научная статья на тему 'Влияние агрессивной среды на прочность и упругость древесины при изгибе'

Влияние агрессивной среды на прочность и упругость древесины при изгибе Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
92
27
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДРЕВЕСИНА / УПРУГОСТЬ / ПРОЧНОСТЬ / ИЗГИБ / WOOD / STRENGTH / ELASTICITY / FLEXURAL STRENGTH

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Стородубцева Т. Н., Томилин А. И.

В статье приведены результаты исследований по определению длительного действия агрессивной среды воды на величины пределов прочности и модулей упругости при изгибе образцов из древесины с их представлением экспоненциальными функциями.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Стородубцева Т. Н., Томилин А. И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EFFECTS OF AGGRESSIVE ENVIRONMENT ON STRENGTH AND RESILIENCE OF WOOD flexural

The results of studies to determine the long-acting-aggressive environment water quantity limits and strength of the flexural modulus of the wood samples with their representation of the exponential functions.

Текст научной работы на тему «Влияние агрессивной среды на прочность и упругость древесины при изгибе»

(5)

COSipp

—simpp

0

sin<Pp

cos<Pp

0

0

0

1

где ф - угол рыскания корабля (курс корабля).

Учитывая расположения антенны на базируемом объекте, осуществляется перевод подвижной системы кордит к корабельной системе и далее необходимо учесть преобразование подвижной системы координат под действием качки корабля. Данные преобразования осуществляются аналогично равенствам (1), (3), (5), путем замены углом щ, в, ф на щ1, в1, ф1 - возмущающие углы системы.

При переводе координат положения спутника из сферических координат в декартовые, находим величины возмущающих углов системы.

Был разработан программный модуль расчета углов возмущающего воздействия, средствами MathCad (рис. 3).

Рис. 3 - Программный модуль расчета углов возмущающего воздействия

Разработанная расчетная модель позволяет учесть:

- особенности геометрических и технологических параметров конструкции антенны с учетом длины звеньев, их взаимного расположения и возможного диапазона изменения углов поворота;

- расположение антенны на корабле;

- координаты расположения объекта слежения.

В результате преобразований, координаты любой точки конструкции антенной системы в любой момент времени однозначно определяются в глобальной земной системе координат. При определенных с помощью системы гироскопической стабилизации возмущающих воздействиях со стороны платформы и координатах расположения объекта слежения, это позволяет, в том числе динамически, с требуемой точностью определять углы компенсации внешнего воздействия и стабилизации наведения.

Литература

1. Крылов А. Н. Общая теория гироскопов и некоторых технических их применений: собр. трудов, - 1950. - Т. 8.

2. Бесекерский В. А., Фабрикант Е.А. Динамический синтез систем гироскопической стабилизации. - М.: «Судостроение», 1968. - 351 с.

Стородубцева Т.Н.1, Томилин А.И2.,

'Доктор технических наук, доцент; 2аспирант, Воронежская государственная лесотехническая

академия

ВЛИЯНИЕ АГРЕССИВНОЙ среды на прочность и упругость древесины при изгибе

Аннотация

В статье приведены результаты исследований по определению длительного действия агрессивной среды - воды на величины пределов прочности и модулей упругости при изгибе образцов из древесины с их представлением экспоненциальными функциями. Ключевые слова: древесина, упругость, прочность, изгиб.

Storodubtseva T.N.1, Tomilin A.I.2,

'Doctor of Technical Sciences, associate professor; ^Postgraduate, Voronezh State Forest Technical Academy EFFECTS OF AGGRESSIVE ENVIRONMENT ON STRENGTH AND RESILIENCE OF WOOD flexural

66

Abstract

The results of studies to determine the long-acting-aggressive environment - water quantity limits and strength of the flexural modulus of the wood samples with their representation of the exponential functions.

Keywords: wood, strength, elasticity, flexural strength.

Древесина - один из древнейших природных материалов, применяемых человеком. Ее потребляют все отрасли народного хозяйства. Она прочна и легка, имеет хорошие теплоизоляционные свойства, способность без разрушения поглощать работу при ударных нагрузках, гасить вибрации/

Способность к поглощению влаги — отрицательное свойство древесины. Высушенная древесина в изделиях «дышит», изменяя содержание связанной воды при колебаниях температуры и относительной влажности окружающего воздуха. Будучи помещенной, в очень влажную среду, она сильно увлажняется, что ухудшает ее физико-механические характеристики и приводит к ряду других нежелательных явлений. Изучали, как изменяется абсолютная влажность древесины сосны в течение 60 суток, выдержки в воде (согласно ГОСТ 16483.7 - 71) образцах в виде кубиков с размерами 30х30х30 мм, (табл. 1).

Таблица 1 - Изменение массы образцов от времени выдержки в воде

Сутки 0/1 2/3 6/10 20/30 40/50 60

Масса, г 13,47/ 21,67/ 23,78/ 25,86/ 27,56/ 29,57

20,93 22,17 24,38 26,70 28,60

Используя данные, табл. 1, можно подсчитать, что на конец второго месяца экспозиции в воде она достигла 120 %, а на 20 сутки - 91 %. Для более крупных образцов на те же сутки абсолютная влажность равнялась 59 % [1, рис. 1], т.е. она зависит от их объема.

Были проведены эксперименты по определению прогибов и пределов прочности образцов из древесины сосны, с размерами поперечного сечения 20х30 и длиной - 300 мм на чистый изгиб. Для определения модулей упругости использовали машины МР-5 и Р-5. Средняя скорость нагружения с помощью ручного привода равнялась 4,5...5,0 МПа в мин. Абсолютные деформации замеряли индикатором часового типа с ценой деления 0,001 мм.

При определении модуля упругости при чистом изгибе схемы нагружения и установки индикатора позволяли измерять деформации в центре зоны чистого изгиба пролетом l=100 мм.

По найденным прогибам определяли ее модули упругости E-104, МПа, а по разрушающей нагрузке - пределы прочности а, МПа, строили графики зависимости влажности и названных характеристик от времени их выдержки в воде [1].

Из графиков работы [1, рис. 1] видно, что древесина сосны очень быстро набирает влажность, которая сильно влияет как на ее прочностные характеристики, так и на упругие характеристики. Прочность падает уже на первые сутки, но когда образцы набрали влажность 25.30 %, она начинает незначительно увеличиваться. Значения модулей упругости также снижаются до тех пор, пока образцы не набрали влажность 41,97 %, после чего их величины практически стабилизируются. Представляло интерес представить полученные экспериментальные зависимости с помощью экспоненциальных функций и построить теоретические кривые, что и

Данные таблиц 2 и 3 показывают, что полученные функции хорошо аппроксимируют экспериментальные, о чем говорят низкие значения сумм квадратов отклонений.

67

Таблица 2 - Ззначения предела прочности (о, МПа) образцов древесины в зависимости от времени выдержки в воде, сутки

Сутки Экспериментальные данные а э Теоретические данные а т Разность отклонения а -а эт Квадрат разности отклонений (аэ - ат )2

МПа

1 2 3 4 5

0 23,16 23,1552 0,004797 0,000023

1 12,95 13,08103 -0,13103 0,017169

2 12,25 11,95034 0,299655 0,089793

3 11,93 11,72985 0,200146 0,040058

6 11,43 11,67063 -0,24063 0,057903

10 10,73 11,67002 -0,94002 0,883638

20 12,48 11,67002 0,809984 0,656074

Х=0,002909 1=1,744658

Экспериментальными исследованиями и проведенным анализом проведенных экспериментов и научных публикаций, посвященных влиянию физических факторов на прочностные и упругие характеристики древесины, установлено:

- древесина, являющаяся природным композитом, очень чутко реагирует на воду, проникающую в нее различными путями, особенно если она высушена, как это имеет место при использовании ее в качестве армирующего заполнителя

древесностекловолокнистого композиционного материала на

Таблица 3 - Значения модуля упругости (Е-104, МПа) образцов древесины в зависимости от времени выдержки в воде, сутки

Сутки Экспериментальные данные, Еэ Теоретические данные, Ет Разность отклонения, Еэ-Ет Квадрат разностей отклонений, (Еэ-Ет)2

х104, МПа

1 2 3 4 5

0 1,215 1,228346779 -0,013346779 0,000178137

1 0,853 0,779063028 0,073936972 0,005466676

2 0,586 0,613678806 -0,027678806 0,000766116

3 0,468 0,53067412 -0,06267412 0,003928045

6 0,421 0,432430065 -0,011430065 0,000130646

10 0,416 0,397803062 0,018196938 0,000331129

20 0,403 0,385511389 0,017488611 0,000305852

1= - 0,00551 1=0,011107

ФАМ [2]. При увлажнении ухудшаются физико-механические характеристики древесины, кроме того, она склонна к разбуханию в процессе водопоглощения. Следует учитывать также, что давление стесненного набухания древесины сосны, заключенной в полимерную оболочку, может вызвать ее разрушение, если древесина не подвергнута соответствующей обработке

[3];

- видно, что под действием воды прочность начинает падать на 10 сутки, но когда древесина сосны набрала влажность 25.. .30 %, она стабилизируется. Модуль упругости почти равномерно снижаются до тех пор, пока древесина сосны не набрала влажность 41,97 %, после чего его величина стабилизировалась;

- полученные результаты использованы при выборе растворов для гидрофобизирующей пропитки древесины, высушенной до 8..12 %, до предела насыщения, равного 30 %, с целью предохранения ее от набухания и гниения.

- водопоглощение материалов, создаваемых на основе смолы ФАМ, осуществляется за счет диффундирования молекул воды в пространство между звеньями молекул полимера, в результате чего возникает пластифицирующий эффект, снижающий их прочность и жесткость до 50 % и более. Действие воды вызывает набухание полимерной матрицы и стесненное набухание древесины заполнителя, поэтому для защиты разработанных материалов необходимо использовать два направления - уплотнение микро- и макроструктуры композитов путем модификации составов и их гидрофобизации.

Литература

1. Стородубцева, Т.Н. Применение гидрофобизирующих и модифицирующих составов для пропитки древесного армирующего заполнителя [Текст] / Т.Н. Стородубцева, В.И. Харчевников, А.И. Томилин, К.В. Батурин. - «Лесотехнический журнал», Воронеж. - 2012. - № 2. - С. 36-46.

2. Стородубцева, Т.Н. Композиционный материал на основе древесины для железнодорожных шпал: Трещиностойкость под действием физических факторов [Текст] : моногр. / Т.Н. Стородубцева.- Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2002.- 216 с.

3. Харчевников, В.И. Стекловолокнистые полимербетоны из древесных отходов [Текст] / В.И. Харчевников, Л.Н. Стадник, Т.Н. Стородубцева и др. // Лесн. пром-сть. - 1993. - № 3.- С. 19.

Тихомиров Д.А.

Кандидат технических наук, Г осударственное научное учреждение Всероссийский институт электрификации сельского

хозяйства

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ТЕПЛООБЕСПЕЧЕИЯ ОБЪЕКТОВ ЖИВОТНОВОДСТВА

Аннотация

Предложен новый энергоэффективный способ децентрализованного теплообеспечения животноводческих объектов. Представлена структурная схема системы теплообеспечения с утилизацией, озонированием и рециркуляцией воздуха. Разработан опытный образец установки.

Ключевые слова: децентрализованное теплообеспечение, утилизация, озонирование, рециркуляция воздуха.

68

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.