ISPITIVANJE MEHANIČKIH KARAKTERISTIKA DRVETA semestar/Tehnologija materijala... · DOBRE OSOBINE...
Transcript of ISPITIVANJE MEHANIČKIH KARAKTERISTIKA DRVETA semestar/Tehnologija materijala... · DOBRE OSOBINE...
Drvo je bilo prvi materijal koje se koristilo za podgrađivanje podzemnih rudarskih prostorija u cilju
sprečavanja njihovog zarušavanja.
Drvo je i danas jedan od značajnijih rudarskih podgradnih materijala, mada ga u poslednje vreme
zamenjuju savremeniji konstruktivni materijali (čelici, betoni, plastični materijali i dr.).
DOBRE OSOBINE DRVETA:
•dobre mehaničke karakteristike pri srazmerno maloj zapreminskoj masi,
•niska toplotna provodljivost,
• laka obrada,
•dobra otpornost prema mrazu,
•zadovoljavajuća otpornost prema agresivnim hemijskim supstancama i dr.
NEDOSTACI:
•nehomogenost građe,
•anizotropnost svojstava,
•higroskopnost,
•laka zapaljivost,
•mala trajnost,
•sklonost ka truljenju i dr.
Osobine drveta zavise od:
vrste drveta,
uslova rasta,
starosti,
načina skladištenja i dr. Ovi činioci naročito utiču na:
čvrstoću,
elastičnost,
trajnost i
sklonost ka truljenju.
Osobine drveta
Ispitivanje drveta
Ispitivanje drveta ima za cilj određivanje njegovih strukturnih i fizičko-mehaničkih osobinana osnovu kojih se vrši izbor drveta kao konstruktivnog materijala.
Standardi Osobine - svojstvaIspitivanje
drveta, SRPS
ME
HA
NIČ
KE
OS
OB
INE
Pritisna
čvrstoća
Uzduž vlakana D.Al.045
Popreko na vlakna D.A1.051
Zatezna
čvrstoća
Uzduž vlakana D.A1.048
Popreko na vlakna D.A1.052
Upravno na površinu
Savojna čvrstoća D.A1.046
Smicajna čvrstoća D.AI.O53
Čvrstoća cepanja D.A1.055
Specifični rad lomom D.A1.047
Otpornost prema probijanju
Savitljivost
Tvrdoća po Janku D.A1.054
Otpornost prema
izvlačenju
eksera D.A1.056
vijaka D.A1.057
F
F
STRUKTURA DRVETA
Makroskopska struktura drveta
Karakteristični preseci drveta: I)poprečni; II)radijalni; III)tangencijalni;
a)poprečni presek: 1)kora; 2)lika; 3)kambijum; 4)sržni zraci
Mikroskopska struktura drveta
Šematski prikaz mikrostrukture drveta: a)lišćara-hrasta; b)četinara-bora
STRUKTURA DRVETA
Ćelije drveta mogu da budu vrlo različitog oblika (traheje, traheide, parenhimska i
sklerenhimska vlakanca), ali osnovnu masu sačinjavaju ćelije ili grupe ćelija u formi
vlakanaca (vlakana) i ćelije u vidu cevčica (sudova).
MEHANIČKA ISPITIVANJA DRVETA
Univerzalna mašina za
ispitivanje drveta
Drveni podgradni okvir: 1) stupci; 2) greda slemenjača
Opterećenje
na savijanje,
pritisak,
cepljivost,
izvijanje,
kombinovano
pritisak i
savijanje i
dodatno bočni
i podni pritisak
ISPITIVANJE PRITISNE ČVRSTOĆE
MPaS
Fm
m
c
c
0
Pritisna čvrstoća upravno na pravac pružanja vlakana
Ispitivanje pritisne čvrstoće upravno na drvna vlakna:
1) epruveta; 2)pritiskivač
MPaba
Fw
w
c
c
MPawcwcc 121
12
20x20x60mm - male epruvete
50x50x150mm - velike epruvete.
c - korekcioni faktor za vlažnost,
w - vlažnost drveta koja se određuje prema standardu SRPS D.A1.043.
granica proporcionalnosti da
se dostigne za 1,5±0,5minuta
gde je :
- maksimalna pritisna sila, N
- S0 - prvobitna površina poprečnog preseka, mm2.
F
F
Pritisna čvrstoća u pravcu pružanja vlakana
MPaS
Fm
w
c
c
0
MPawwcc 1204,01
12
20x20x40mm - male epruvete
50x50x100mm - velike epruvete
Ispitivanje pritisne čvrstoće u pravcu pružanja vlakana
ISPITIVANJE PRITISNE ČVRSTOĆE
gde je:
- maksimalna sila deformacije, N
S0 - prvobitna površina poprečnog preseka epruvete, mm2.
Određivanje statičke savojne čvrstoće
ISPITIVANJE SAVOJNE ČVRSTOĆE20x20x320mm - male epruvete
50x50x800mm - velike epruvete
Ispitivanje savojne čvrstoće na malim epruvetama
Ispitivanje savojne čvrstoće na velikim epruvetama
MPahb
LFm
w
f
f 22
3
mfF - maksimalno statičko opterećenje pri lomu, N
L - razmak između oslonaca, mm
b - širina epruvete, mm
h - visina poprečnog preseka epruvete, mm.
MPawwff 121
12
α – korekcioni faktor za vlažnost
radijusom od 15mm
ISPITIVANJE SAVOJNE ČVRSTOĆE
Ispitivanje savojne čvrstoće udarom
Određivanje savojne čvrstoće pri udaru
20x20x320mm
2
01000
mm
kJ
hb
Wk
dinf
dinf - dinamička čvrstoća (žilavost) drveta, kJ/mm2
W0 - utrošeni rad na lom epruvete, J
b i h - dimenzije poprečnog preseka epruvete
u radijalnom i tangencijalnom pravcu, mm.
ODREĐIVANJE ČVRSTOĆE PRI ZATEZANJU
Zatezna čvrstoća u pravcu pružanja vlakana
Epruvete zα ispitivanje zatezne čvrstoće u pravcu pružanja vlakana
F
F
MPaS
Fm
II
c
c
0
gde je:
Fcm - maksimalna prekidna sila, N
S0 - površina prvobitnog poprečnog
preseka epruvete, mm2.
ODREĐIVANJE ČVRSTOĆE PRI ZATEZANJU
Zatezna čvrstoća upravno na pravac pružanja vlakana (cepIjivost)
Standardna epruveta po SRPS-u za ispitivanje
zatezne čvrstoće drveta
MPaS
Fme
e
0
Epruveta koja nije po SRPS-u
F F
F F
ODREĐIVANJE STATIČKE TVRDOĆE DRVETA
Ispitivanje tvrdoće drveta po Brinelu
2222
22
mm
N
D
F
dDDD
FHBD
F - sila utiskivanja, N
D - prečnik kuglice, D=10mm
d - prečnik otiska kalote, d=D=10mm.
50x50x50mm
Određivanje statičke tvrdoće drveta poBRINELU
ODREĐIVANJE STATIČKE TVRDOĆE DRVETA
Određivanje statičke tvrdoćepostupkom po JANK-u
Ispitivanje tvrdoće po JANK-u
NFS
FH
WJ
čelična polukuglaprečnika 11,284±0,01mm
50x50mm i dužine najmanje 50mm
Alati za određivanje tvrdoće drveta: levo za
Brinelov metod, desno za metod po Janku
Tvrdoća po Janku se izražava u
N/mm2 odnosno u MPa tako što se u
odnos stave potrebna sila u N i
površina od 100 mm2
1 cm2 ili 100 mm2
Dopušteni naponi za drvo
Napon
Vrsta drveta
Jelovina
SmrekovinaBorovina
Hrastovina
Bukovina
I II III I II III I II III
MPa
Pritisak paralelno vlaknima, dop
c
11 9 6,5 12 9,5 7 14 10 8
Pritisak upravno na drvna
vlakna, dop c
1,5 1,5 1,2 2 2 1,5 3 3 2,5
Zatezanje paralelno vlaknima,
dop e
11,5 9 4 12,5 9,5 4,5 14,5 10 5
Savijanje (ivični napon), dop f 12,5 10 7,5 13 11 8 16 12,5 9,5
Smicanje paralelno vlaknima,
dop 1,2 1 0,8 1,2 1 0,8 1,5 1,2 1
Smicanje upravno na vlakna,
dop 3,5 3 2,5 3,5 3 2,5 4 3,5 3
Zadatak 1.Odrediti mehaničke karakteristike borovog drveta na standardnim ispitinim uzorcima. Vlažnost drveta je standardna i iznosi 12%. Pri sipitivanju dobijene su sledeće vrednosti:
212 802020
321000
mm
kJk
dins
MPaz 5,02020
20012
MPaIIz 51
106
306012
22
83,171014,3
28002
mm
NHBD
22
211014,3
33002
mm
NHBD
Zadatak 2.
Slemenjača (krovna greda) podgradnog okvira opterećena je ravnomernim kontinualnim opterećenjem
Q=q· 𝑙. Dimenzije slemenjače su: prečnik d=18cm, dužina 𝑙 =2.4m (za studenta: dodati na 𝑙 +BS(IP)*,
primer - 𝑙 =2,4+0,11=2,51m) . Pri kojoj se veličini opterećenja lomi slemenjača, ako je savojna čvrstoća
drveta s=102MPa.
Q=q· 𝑙
A B
𝑙
d=18 cm
Zadatak 2.
Slemenjača (krovna greda) podgradnog okvira opterećena je ravnomernim kontinualnim opterećenjem
Q=q· 𝑙. Dimenzije slemenjače su: prečnik d=18cm, dužina 𝑙 =2.4m (za studenta: dodati na 𝑙 +BS(IP)*,
primer - 𝑙 =2,4+0,11=2,51m) . Pri kojoj se veličini opterećenja lomi slemenjača, ako je savojna čvrstoća
drveta s=102MPa.