0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Конструкционные и рабочие свойства

КОНСТРУКЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

Прочность древесины зависит от ее плотности. Плотность сухого вещества древесины всех пород отличается незначительно и составляет в среднем около 1,5 г/см 3 , что соответствует плотности целлюлозы. Различная плотность древесины разных пород определяется их микроструктурой. Наличие множества микропор, частично заполненных влагой, изменяет плотность древесины.

Наибольшей плотностью обладает железное дерево — 1,3 г/см 3 , т.е. оно тонет в воде. Минимальная плотность у дерева под названием «бальза» — менее 0,2 г/см 3 , его используют при изготовлении дельтапланов, из него также делают бутафорские предметы при съемке в кино трюковых сцен (драка мебелью и т.п.). Древесина известных нам деревьев имеет промежуточные значения плотности: дуб — 0,7, береза — 0,6 г/см 3 .

Прочность древесины зависит также от ее влажности. Влага в древесине пропитывает клеточные оболочки, а также заполняет полости клеток и межклеточное пространство. Влагу, насыщающую оболочки клеток, называют связанной, или гигроскопической. Влага, которая заполняет полости клеток и межклеточное пространство, называется свободной, или капиллярной.

Влажность древесины состоит из связанной и свободной влаги:

Состояние древесины, когда оболочки клеток полностью насыщены влагой, а в полостях клеток и в межклеточном пространстве содержится только воздух, называют пределом гигроскопичности. Значение предела гигроскопичности практически не зависит от породы дерева и составляет около 30%.

Увеличение влажности древесины свыше предела гигроскопичности не влияет на ее прочность, а уменьшение влажности древесины ниже предела гигроскопичности приводит к повышению ее прочности (рис. 9.4). Поэтому основным методом упрочнения древесины является ее сушка.

Рис. 9.4. Предел гигроскопичности древесины: ав — прочность; W — влажность

Равновесная влажность комнатно-сухой древесины составляет 12%. Такая влажность древесины является стандартной для определения ее механических свойств. До такой влажности сушат древесину, предназначенную для использования внутри помещений. Показатели прочности, полученные при испытании древесины различной влажности, пересчитывают на прочность при стандартной влажности.

В процессе сушки удаление связанной влаги начинается только после полного удаления свободной влаги. Удаление связанной влаги сопровождается изменением геометрических размеров и уменьшением объема древесины. Эти изменения объединяют термином усушка.

Анизотропия свойств древесины приводит к анизотропии усушки. В тангенциальном направлении она достигает 10%, в радиальном — 5%, а вдоль волокна не превышает долей процента. В сочетании с неравномерным удалением влаги по объему древесины усушка вызывает внутренние напряжения, которые приводят к появлению дефектов в процессе сушки.

Внутренние напряжения сохраняются и в высушенном материале. Они реализуются в процессе механической обработки древесины при изготовлении из нее деталей и их последующем хранении. Такой дефект называют «коробление».

Механическая прочность древесины характеризуется следующими величинами (табл. 9.1). Древесина хорошо работает на растяжение, но предел прочности при сжатии у древесины ниже, чем у большинства материалов. Это объясняется тем, что при приложении сжимающей нагрузки трубчатые клетки изгибаются в продольном направлении (продольный изгиб) каждая отдельно, по очереди, а не совокупно.

Предел прочности древесины, МПа

По удельной прочности при растяжении вдоль волокон древесина находится на уровне высокопрочной стали.

Характерной особенностью механического поведения древесины является снижение ее несущей способности с течением времени (рис. 9.5). Критическое время составляет около 30 сут. под нагрузкой. Если деревянная конструкция за это время не разрушилась, то при данной нагрузке она будет работать неопределенно долгое время. Вызываемое этой нагрузкой напряжение называют пределом долговременного сопротивления. Он составляет 2/3 от предела прочности.

Читать еще:  Обновленная газель некст

Долговечность древесины при напряжениях менее предела долговременного сопротивления зависит от породы дерева и взаимодействия его с окружающей средой. В водной среде долговечность древесины ниже, чем на воздухе.

В табл. 9.2 представлена относительная по сравнению с древесиной дуба долговечность основных пород дерева, произрастающих в средней полосе России.

Рис. 9.5. Предел долговременного сопротивления древесины

Сравнительная долговечность древесины

Твердость древесины также анизотропна. Твердость торцевого среза древесины выше твердости тангенциального и радиального среза на 40% для древесины хвойных пород и на 30% для лиственных пород.

По твердости торцевой поверхности древесные породы делят на три группы:

  • • мягкие с твердостью до 50 МПа — сосна, ель, кедр, пихта, тополь, липа;
  • • твердые с твердостью от 50 до 100 МПа — лиственница, береза, бук, клен;
  • • очень твердые с твердостью выше 100 МПа — самшит, граб. Сухая древесина обладает низкой теплопроводностью, так как ее

внутриклеточное и межклеточное пространство заполнено воздухом, который является плохим проводником тепла. Увлажнение древесины повышает ее теплопроводность. Вследствие низкой теплопроводности древесина получила широкое распространение как стеновый материал в малоэтажном строительстве.

Звукопроводность древесины вдоль волокон в 15 раз, а поперек волокон — до 5 раз выше звукопроводности воздуха. Поэтому при использовании древесины в жилищном строительстве между деревянными конструкциями укладывают звукоизолирующие материалы. Древесина способна резонировать, т.е. усиливать звук без искажения его тона. Поэтому древесина широко применяется для изготовления музыкальных инструментов. Лучшим материалом для их изготовления считают древесину ели, кавказской пихты и сибирского кедра.

Конструкционные свойства древесины ухудшают ее пороки и дефекты. Пороками называют естественные недостатки древесины (сучки, трещины, чревоточины и др.), которые ухудшают ее свойства и ограничивают возможности целевого применения изготовленных из нее конструкций. Дефектами называют механические повреждения древесины, возникшие в процессе ее заготовки, транспортировки, сортировки, штабелевки и обработки.

Наличие пороков и дефектов не позволяет оценить конструкционные свойства древесины по результатам испытания образцов, вырезанных из бездефектных участков древесного материала. Поэтому в отличие от других материалов конструкционного назначения свойства древесины устанавливают не по прочности образцов, а путем отнесения ее к тому или иному сорту. Сортность древесины устанавливают на основании визуальной оценки характера, размера и количества ее пороков строения и дефектов.

Конструкционные стали и сплавы

Конструкционные стали и сплавы

Конструкционными называются стали, предназначенные для изготовления деталей машин (машиностроительные стали), конструкций и сооружений (строительные стали).

Углеродистые конструкционные стали

Углеродистые конструкционные стали подразделяются на стали обыкновенного качества и качественные.

Стали обыкновенного качества изготавливают следующих марок Ст0, Ст1, Ст2,…, Ст6 (с увеличением номера возрастает содержание углерода). Ст4 — углерода 0.18-0.27%, марганца 0.4-0.7%.

Стали обыкновенного качества, особенно кипящие, наиболее дешевые. Стали отливают в крупные слитки, вследствие чего в них развита ликвация и они содержат сравнительно большое количество неметаллических включений.

С повышением условного номера марки стали возрастает предел прочности (sв) и текучести (s0.2) и снижается пластичность (d,y). Ст3сп имеет sв=380¸490МПа, s0.2=210¸250МПа, d=25¸22%.

Читать еще:  Гкэ 32 1200 и другие электрические модели

Из сталей обыкновенного качества изготовляют горячекатаный рядовой прокат: балки, швеллеры, уголки, прутки, а также листы, трубы и поковки. Стали в состоянии поставки широко применяют в строительстве для сварных, клепанных и болтовых конструкций.

С повышением содержания в стали углерода свариваемость ухудшается. Поэтому стали Ст5 и Ст6 с более высоким содержанием углерода применяют для элементов строительных конструкций, не подвергаемых сварке.

Качественные углеродистые стали выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношении состава шихты и ведения плавки и разливки. Содержание S

Конструкционные материалы

Конструкционные материалы

Конструкционные материалы – это материалы, на основе которых изготавливают детали для машин, инженерных сооружений и конструкций. Они в ходе работы неоднократно будут подвергаться механическим нагрузкам. Такие детали характеризуются большим разнообразием не только форменным, но и эксплуатационным. Их применяют в разных отраслях промышленности, с их помощью делают промышленные печи, детали для автомобилей, их используют в авиационной сфере. Задача производителя выполнить конструкционную деталь, готовую работать при разных температурах, в разных средах и с достаточно интенсивными нагрузками. Главным отличием продукции от остальных дополнений конструкций является их готовность долговременно принимать на себя максимальные нагрузки.

Виды, типы, классификации

Ввиду того что металлы являются практически самыми надежными и долговечными составляющими, конструкционные материалы изготавливаются в большей степени из них. Поэтому КМ классифицируются и распознаются по материалу, из которого были изготовлены. Зачастую из металлов предпочитают сталь из-за ее прочности, надежности и легкости в обработке.

  • Металлические конструкционные материалы

За основу материалов берут сплавы, выполненные из стали, чугуна и железа. Данный вид имеет хорошую прочность, детали и элементы используются чаще других. Также используют сплавы с магнитными и немагнитными формами. Применяются цветные и не цветные сочетания металлов. Зачастую это алюминий, но в некоторых деталях возможно использование сплавов на его основе. Сплавы используют в том случае, когда деталь нужно деформировать и преобразовывать неоднократно. Из цветных также используют медь (бронзу), титан.

  • Неметаллические конструкционные материалы

Неметаллические материалы стали использоваться гораздо позднее предыдущей группы. Развитие технологий помогло создать более дешевую альтернативу. При этом неметаллы также прочны и надежны. Неметаллические конструкционные материалы изготавливают из древесины, керамики, стекла и разных видов резины.

  • Композиционные материалы

Композиционные материалы состоят из элементов, сильно отличающихся друг от друга по свойствам. Они позволяют создавать конструкции с заранее определенными характеристиками. Материалы применяют для повышения эффективности. Название состава задается материалом матрицы. Такие материалы все имеют основу. Композиты, имеющие металлическую матрицу – металлические, керамическую – керамические и так далее. Они созданы искусственным путем, материал, который получают на выходе, имеет новый комплекс свойств. Композиционные материалы могут включать в себя как металлические, так и с неметаллические составляющие.

Существует еще одна классификация, позволяющая распознать какой именно необходим материал для выполнения выбранной задачи – это разбор на виды по техническим критериям.

  • Материалы с повышенной прочностью;
  • Материалы, имеющие отличительные технологические возможности;
  • Долговечные материалы (элементы, на эксплуатацию которых не влияют механические раздражители);
  • Упругие конструкционные материалы;
  • Неплотные материалы;
  • Материалы устойчивые к природным воздействиям;
  • Материалы, имеющие высокую прочность.

Сферы применения

Использование конструкционных материалов приходится на любую сферу, связанную со строением и производством. Наиболее широкий спектр в использовании получили электроэнергетическая, строительная и машиностроительная отрасли. Именно здесь собрание конструкций является первой частью для созидания большого проекта.

Читать еще:  Уралец т 02

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Конструкционная характеристика

Конструкционные характеристики определяют принципиальную техническую возможность изготовления ( в частности — упрочнения) изделий при реально существующем уровне технологии и других выбранных или заданных условиях, например, на отдельном предприятии или по кооперации ( в той же или в другой отрасли промышленности); технические требования к наличным или подлежащим приобретению ( разработке, изготовлению) средствам технологического оснащения ( оборудованию, оснастке, аппаратуре, приборам); экономические показатели, по совокупности отражающие степень сложности подготовки и выполнения производственного процесса с учетом масштабов выпуска и требований к качеству продукции. [1]

Конструкционные характеристики панели включают такие свойства материала, как отношения модуля и прочности к массе. Особое внимание должно быть уделено свойствам при сжатии, несущей способности и сдвиговым характеристикам. С точки зрения оптимизации также необходимо знать влияние на свойства материала прорезей и соединений. [2]

Сопротивление смятию является важной конструкционной характеристикой для оценки прочности в условиях, когда нагрузка передается от одного элемента к другому через поверхность, по которой эти элементы соприкасаются между собой. [3]

Для пассажирских вагонов основной конструкционной характеристикой является отношение тары к числу мест для пассажиров. Чем меньше масса тары, приходящейся на каждое место, тем экономичнее вагон. [4]

Модуль упругости Е является важной конструкционной характеристикой , особенно для тех случаев, когда имеет место потеря продольной устойчивости. [6]

Применительно, например, к мебели, конструкционные характеристики и требования к безопасности могут быть изложены в двух стандартах. [7]

После расчета площади теплопередающей поверхности ПГ определяются конструкционные характеристики пучка труб , диаметры входных и выходных патрубков теплоносителя и рабочего тела, патрубков продувки. [8]

Область рабочих частот качественно влияет не только на конструкционные характеристики аппаратуры , но и на методы использования канала связи. [9]

Совместная работа выпарного аппарата и доупаривателя, а также их конструкционные характеристики могут быть проиллюстрированы следующими примерами. [11]

Эта проблема приводит к поиску материалов, которые сочетали бы необходимые конструкционные характеристики с низким значением коэффициента, теплопроводности. Этому требованию IB случае конструюций, работающих на сжатие, часто лучше удовлетворяют слоистые, а не сплошные конструктивные элементы, поскольку теплопроводность слоистой конструкции зависит от контактного сопротивления между отдельными слоями. [12]

Предел текучести характеризует область упругой деформации материала и потому является важнейшей конструкционной характеристикой материала , используемой при расчетах на прочность, особенно в тех случаях, когда отсутствуют повторно-переменные нагрузки. Весьма велико значение предела текучести также для конструкций, у которых нарушение прочности определяется потерей продольной устойчивости в пластической области. [13]

Если в намотанных конструкциях необходимы механические соединения, то при расчете первоначальных конструкционных характеристик должно быть принято во внимание влияние отверстий и заделанных крепежных деталей. Так как конструкции, изготовляемые методом намотки, деформируются под нагрузкой, то при создании эффективных клеевых соединений возникают определенные проблемы. [14]

Ниже будут рассмотрены приборы, предназначенные для специальных целей или обладающие особыми конструкционными характеристиками . К этой группе относятся, например, приборы для определения площади фактического контакта, силы трения в области высоких давлений, скоростей скольжения, вакуумные трибометры. [15]

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector