Проектирование и испытание деревянных конструкций. Ярцев В.П - 69 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

флуктуационной концепции и принципа температурно-временной-силовой эквивалентности для
каждого материала существуют три границы работоспособности: силовая (прочность или предел
текучести), временная (долговечность), и температурная (термостойкость или теплостойкость). По-
вышение или понижение одной из них компенсируется изменением любой из двух других [19].
В 1970-х гг. Ю.М. Иванов с учениками изучал длительную прочность древесины и фанеры с пози-
ции кинетической концепции разрушения [20]. Время до разрушения материала в условиях постоянной
температуры они описывали известной формулой
ασ−
= Aet , (6.1)
где t – время до разрушения, с; А, α – постоянные коэффициенты (А – статической долговечности, α –
структурно-чувствительный); σ – напряжение, МПа.
Исходя из этой формулы зависимость в координатах σ
0
− lgt должна иметь линейный характер (рис.
6.1). Авторы считали, что прямая отсекает на оси напряжений отрезок, равный σ
0
= 103 %, а на оси ло-
гарифмов – lgА = 17,1. За 100 % они принимали кратковременную прочность по данным машинных ис-
пытаний (σ
вр
), в процессе которых в течение времени
1
t
′
напряжение возрастает от 0 до σ
вр
. При этом
время действия неизменного эквивалентного напряжения σ
1
определяли по формуле [20]
W
t
⋅
σ
=
1,38
100вр
1
, (6.2)
где W – скорость машинных испытаний, Па/с.
Рис. 6.1 График длительной прочности древесины и фанеры:
1 – опытные точки (фанера) для среза вдоль волокон наружных слоев шпона (влажность 8 %); 2 – то же
(влажность 30 %); 3 – срез поперек волокон (8 %);
4 – то же (30 %); 5 – скалывание в плоскости фанерного листа (8 %);
6 – растяжение вдоль волокон наружных слоев шпона (8 %); 7 – растяжение
поперек волокон клееной древесины
Зная lgt
1
и используя график (σ – lgt), авторы находили значение σ
1
и отмечали, что между σ
1
и σ
вр
имеется некоторое различие, величина которого при малых колебаниях σ
вр
обычно не превышает 5 %.
Разброс прочности вызван тем, что разрушение на стандартной разрывной машине протекает в течение
нескольких минут.
При расчете lgA и α в определенном диапазоне температур Ю.М. Ивановым было предложено ис-
пользовать уравнение С.Н. Журкова
γσ−
=
RT
U
tt
0
0
exp
, (6.3).
где U
0
– энергия активации процесса разрушения, кДж/моль; t
0
– период тепловых колебаний атомов,
10
-13
с; R – универсальная газовая постоянная, кДж/(моль⋅град); Т – температура, К; γ – структурно-
чувствительный коэффициент кДж/(моль·МПа); t – время до разрушения, с.
Тогда коэффициенты α и lgA принимают следующий вид – для
0
0
lg
3,2
lg τ−=
RT
U
A и
RT3,2
γ
=α
. При-
нимая априори τ
0
= 10
-13
, зная lgA и α, они рассчитывали значения
()
12
1221
00
lglg3,2
σ−σ
σ−σ
τ−=
TT
tRU
i
и γ, тем
самым, якобы открывая возможность учета температуры эксплуатации при расчете долговечности и
длительной прочности. В результате U
0
соответствует величине 126,87±6,17 кДж/моль, что значительно
50
100
0 5 10 15 l
g
t
(
c
)
–1
–2
–3
–4
–5
–6
–7
α = tg
ϕ
ϕ
lg A
%100
вр
0
σ
σ
=σ

Страницы