РАЗДЕЛ 2
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ДРЕВЕСНО-СЛОИСТЫХ ПЛАСТИКОВ
2.1. Методика определения прочностных и упругих характеристик
Вариативность механических свойств слоистых пластиков, выполненных на основе древесины, общеизвестна, и зависит от ряда факторов: температурно - влажностных условий эксплуатации, направления действия силы по отношению к направлению волокон шпона, угла приложения нагрузки, продолжительности силовых воздействий, а также от всевозможных технологических факторов (способа предварительной обработки, степени пропитки синтетическими смолами, наличия или отсутствия стыков шпонов по длине листа, величины давления и температуры прессования и др.).
Детальному изучению в данной работе подвергался древесно-слоистый пластик марки Б (ДСП-Б) с соотношением продольных и поперечных листов шпона 20:1 Усть-Ижорского завода-изготовителя, использованного при стро-ительстве формирующего устройства импульсной установки ГИНТ-12-30 в Харьковской области.
Для определения механических характеристик имеющегося пластика и сравнительной оценки его с сертификатным в лаборатории Харьковского университета строительства и архитектуры были проведены экспери-ментальные исследования материала на различные виды напряженно-деформированного состояния - сжатие, растяжение и изгиб.
Контрольные испытания проводились на стандартных образцах малых размеров по аналогии со стандартными испытаниями древесины на кратко-временное воздействие нагрузок.
Образцы во всех случаях были приняты прямоугольного сечения с ориентацией граней по главным плоскостям анизотропии - вдоль и поперек волокон. При изготовлении образцов для испытаний обычно используют либо полуфабрикат шпона с последующим склеиванием и прессованием, либо вырезают образцы из готового пресс-материала. Поскольку мы располагали "досками" ДСП заводского изго-товления, был применён способ "выборки" образцов (рис.2.1) с их последующей механической обработкой на металлообрабатывающем станке.
Рис.2.1. Схема выборки образцов из пластика ДСП-Б для испытаний,
форма и размеры образцов на сжвтие (а), на скалывание в плоскости склеивания (б), на скалывание в плоскости, перпендикулярной слоям шпона (в), схема приспособления для испытания на скалывание (г).
Стандартные образцы на сжатие имели форму параллелепипеда с со-отношением параметров сечения к высоте 1:1:1,5. Каждая серия контрольных испытаний включала по 10 образцов. Дополнительно была изготовлена серия образцов, вырезанных под углом 45 к направлению волокон шпона пласти-ка. При отборе образцов для испытаний отбраковывались образцы с отклоне-нием размеров по допуску и с недостаточно чистой поверхностью граней.
На каждую сторону образца розеткой наклеивалось по 3 датчика активного сопротивления базой 10 мм и сопротивлением около 200 ом. Нагружение осу-ществлялось ступенями по 10 кН с паузами для снятия показаний.
При испытаниях на растяжение, как правило, используют образцы двух видов - с клиновидной головкой и в виде "восьмерок". Образцы различаются по размеру рабочей зоны: обычная рабочая зона составляет 40-65 мм, укоро-ченная - 16 мм.
На первом этапе испытывались образцы двух видов, в даль-нейшем же все образцы данной серии изготавливались в виде "восьмерок.
Образцы на скалывание выполнялись по аналогии с образцами из древе-сины с несколько уменьшенной высотой (40 мм вместо 50 мм). Принятый образец в плоскости скалывания имеет наиболее равномерное распределение касательных напряжений и почти полное отсутствие нормальных напряже-ний по сравнению с другими типами образцов.
Для испытаний на скалывание древесно-слоистого пластика образцы вырезали с плоскостью скалывания параллельно и перпендикулярно плос-кости шпона (см.рис.2.1). При скалывании перпендикулярно плоскости шпо-на 95% слоев шпона работают на скалывание. А остальные 5% - на перерезы-вание. Это позволяет считать, что при испытаниях определялась прочность скалыванию. Использовались такие же приспособления, как и при испыта-ниях древесины (ГОСТ 9623-87).
Для испытаний на изгиб изготавливались "балочки" сечением 1515 мм и длиной 180 мм и 230 мм, нагружаемых в середине и в третях пролета.
При испытаниях на сжатие, растяжение и изгиб определялись упругие характеристики пластика. При сжатии и при изгибе - модули упругости вдоль направления шпонов, поперек и под углом 45 и коэффициенты Пуассона. При скалывании определялся также модуль сдвига.
Виды образцов, описанные в данном разделе, представлены на рис. 2.1, 2.5.
2.2. Нагружающая и измерительная аппаратура. Методика обработки результатов
Испытание малых стандартных образцов на основные виды напряженно-деформированного состояния производилось на универсальных испытательных машинах двух типов: гидравлическом прессе УИМ-50 c цилиндрово-поршневой системой и рычажном прессе Р-5 с механическим силовозбудителем.
Образцы испытывались при кратковременном статическом нагружении с постоянной заданной скоростью в диапазоне 150200 кг/мин, при непрерывно возрастающей нагрузке с шагом ступеней 0,5?2т, с доведением образцов до разрушения.
В качестве измерительной аппаратуры использовались индикаторы часового типа с соответствующей ценой деления - " сотки " и " тысячники ", прогибомеры Максимова, а также осуществлялась визуальная оценка дефор-маций, производимая с помощью наклеенной на образцы миллиметровой бумаги.
На каждую пару образцов всех серий по боковым граням розеткой наклеивались тензометрические датчики базой 10 мм и 20 мм и активным сопротивлением около 200 ом. Датчики подключались к измерительной электронной аппаратуре АИД -1 ( рис. 2.2 ).
В процессе обработки результатов строились диаграммы полных деформаций с учетом заданного режима нагружения и определялись прочностные и упругие характеристики испытываемого материала - пределы прочн