Розділ «2.4. Методика дослідження механічних властивостей круглих лісоматеріалів з вадами»

Месдоза для контролю зусиль випробувальної машини являє собою порожній циліндр, виготовлений з високо модульної сталі з високою межею пружності, на який з діаметрально протилежних сторін у поздовжньому напрямку наклеєні робочі тензорезистори з базою вимірювання 20 мм.

Рис. 2.10. Тензометричний підсилювач 8АНЧ-22

Рис. 2.11. Аналоговий цифровий перетворювач (АЦП) Е14-140

Компенсаційні тензорезистори клеються на месдозу в тангенціальному напрямку. Месдоза для вимірювання зусиль з'єднана у силовий ланцюг, пройшовши попередньо тарировку з застосуванням сертифікованого динамометра ДОС-100.

Рис. 2.12. Пристрої для вимірювання зусиль: а) месдоза з тензодатчиками; б) встановлення месдози під час випробувань

Для вимірювання деформації зразків використовують П-подібні електромеханічні тензометри з базами вимірювання переміщень, що регулюються (рис. 2.13). Тензометр складається з жорсткої стійки, двох пружних елементів з наклеєними тензорезисторами та спеціальних ножів для кріплення на об'єкт вимірювання.

На рис. 2.14 схематично показаний електромеханічний тензометр, який дозволяє вимірювати деформації на базі розміром 80 мм. Тензометр кріпиться на зразку, за допомогою спеціальних еластичних ниток. У разі зміни розмірів зразка в результаті його навантаження стискаючим зусиллям, змінюється відстань між точками дотику ножів тензометра та перерізами зразка. При цьому відбувається вигин пружних елементів зі сталі 65 Г, на яких наклеєні тензорезистори. Чотири тензорезистори, які наклеєні на пружні елементи з двох сторін, розпаяні за мостовою схемою та під'єднані до тензопідсилювача. При збалансованій мостовій схемі у діагональних мостах струм дорівнює нулю.

Рис. 2.13. Електромеханічний тензометр

При деформуванні тензорезисторів в результаті згину пружних елементів і розбалансування електричного мосту, між діагоналями виникає напруга, величина якої пропорційна зміні бази вимірювання деформації зразка.

Рис. 2.14. Схематичне зображення елементів тензометра для вимірювання осьової деформації: 1 - пружний елемент, 2 - тензодатчики, 3 - стійка, 4 - ножі

Перед випробуванням зразків тензометри тарирувалися на спеціальному тарировочному пристрої фірми "Ішігоп" з ціною фіксації переміщення ножів тензометра 2 мкм. При цьому різниця в показниках трьох тарирувань не перевищувала 2 %. Тарирування месдози за зусиллями здійснювалося за допомогою зразкового динамометра.

Перед випробуваннями вимірювали діаметри зразків, розмічалася база вимірів деформації, яка дорівнювала 80 та 100 мм. Частина зразків мала вологість УзР=16-18 %, частина зразків мала вологість вищу за межу насичення клітинних стінок ¥зр > ¥мн . Деформацію зразків рекомендується вимірювати у декількох місцях, а потім визначати середню величину. В круглих зразках з сучками різних розмірів, розташованих у одному поперечному перерізі, місця для встановлення бази вимірювання повинні бути ідентичними за спрямуванням волокон у всіх зразках, що випробуються. Це дає можливість співставляти результати випробувань.

Для визначення місця встановлення тензодатчиків були проведені попередні дослідження з визначення деформацій в зоні розташування сучків при стисканні вздовж волокон за допомогою тензодатчиків. Були випробувані по 5 зразків з вологістю ¥>30 % за середнього навантаження Р=7,5 МПа. Схема розташування датчиків на зразках показана на рис. 2.15.

В зразках з круглим поперечним перерізом у місцях, позначених цифрами 1 та 12, де волокна зберігають поздовжню орієнтацію, відносна поздовжня деформація приблизно однакова та за величиною така ж, як і в зразках без сучків; вище та нижче сучка на ділянках, помічених цифрами 2 та 5, відносна поздовжня деформація також майже однакова, але в середньому більша на 50 % від ділянок з регулярним розташуванням волокон (табл. 2.3).

Співпадання числових значень деформації на ділянках 2 та 5 пояснюється тим, що кути нахилу волокон від поздовжнього напрямку майже не відрізняються.

Рис. 2.15. Схема розташування тензодатчиків на зразку з сучками

Таблиця 2. 3. Відносна поздовжня деформація в різних місцях зразка W>30 %

Збільшення відхилення від поздовжнього напрямку викликає подальше збільшення відносної поздовжньої деформації (ділянки 6 та 7;8 та 11). Найбільша деформація спостерігається в сучку - точки 3, 4, 9, 10.

В місцях переходу волокон із стовбура в сучок (ділянка 2) можна визначити тільки середню величину деформації, оскільки тензометр охоплює зону річного шару стовбура, де волокна відхиляються на деякій протяжності переходячи в сучок. У розтягнутій та перехідній зонах сучка деформація майже однакова і за величиною декілька більше деформації присучкової зони, яка безпосередньо прилягає до сучка. Деформація у стиснутій зоні сучка декілька менша, ніж у розтягнутій.

Відносна поперечна деформація на ділянках з поздовжнім напрямком волокон (ділянки 1 та 2) не однакова - на ділянці 12 вона у два рази менша, що може бути пояснено положенням цієї ділянки, яка знаходиться на границі між сусідніми присучковими зонами, тобто у стиснутих умовах (табл. 2.4).