الخصائص الميكانيكية للخشب: ما الذي يحتوي عليه؟ ما هي القوة وما الذي تعتمد عليه وكيف تختلف عن المرونة؟ ما هي الخصائص الأخرى الميكانيكية؟

2024 مؤلف: Beatrice Philips | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-15 04:07

الخشب مادة شائعة إلى حد ما تجد تطبيقها في مجالات مختلفة من حياة الإنسان. في الوقت نفسه ، لا يعرف كل شخص أن المواد الخام لها عدد من الخصائص الفريدة. اليوم في مقالتنا سوف نلقي نظرة فاحصة على الخصائص الميكانيكية للخشب.

الخصائص

تميز الخواص الميكانيكية للخشب الجودة الشاملة للمادة وتتناسب معها بشكل مباشر. تشمل أهم مؤشرات القوة الميكانيكية قدرة الشجرة على تحمل الأحمال من كلا النوعين الساكن والديناميكي.

من أجل هذا لتحديد الخواص الميكانيكية التي تمتلكها المادة ، يتم شدها وضغطها وثنيها وقصها . يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الخشب يسمى مادة متباينة الخواص ، على التوالي ، يمكن أن يكون للمادة الخام خصائص مختلفة اعتمادًا على الاتجاه الذي تتأثر فيه. هناك اتجاهان إجمالاً: شعاعي وعرضي.

ما هي القوة وما الذي تعتمد عليه؟

أهم ميزة ميكانيكية للخشب هي قوتها. خصائص القوة لها تأثير مباشر على كيف وعلى أي مستوى يمكن للمادة أن تقاوم وتقاوم الكسور غير المرغوب فيها.

وتجدر الإشارة إلى حقيقة أن هناك علاقة مباشرة بين قوة واتجاه التأثير على الخشب. لذلك ، تزداد قوة المادة الخام 20 مرة عندما يكون التأثير على طول الألياف مما لو تم تطبيق الضغط عبرها.

الطبقة الوسطى (ما يسمى ب "المتوسطة") تحتلها الصنوبريات . تعد المعدلات الأعلى مميزة ، على سبيل المثال ، بالنسبة للبتولا - وهذا هو السبب في أنه غالبًا ما يتم تصنيع العديد من الهياكل الداعمة والداعمة منه ، فضلاً عن العناصر التي تعتبر مقاومة التآكل المتزايدة مهمة لها.

إنه ممتع. لا يمكن تحديد مؤشرات القوة المسموح بها وحدودها (الحد الأدنى والحد الأقصى) بشكل مستقل في المنزل. يتم تنفيذ هذه الإجراءات حصريًا في ظروف المختبر. في الوقت نفسه ، يتم إجراء التجارب والتجارب حصريًا على أساس لوائح الدولة الحالية.

تجدر الإشارة إلى أن يتأثر مستوى القوة والمرونة بمستوى الرطوبة .لذلك ، عند البلل ، تحدث تفاعلات محددة داخل الخشب ، مما يقلل من قوته. علاوة على ذلك ، فإن هذا الحكم مناسب فقط إذا ارتفع مستوى الرطوبة إلى 25٪. لا يختلف الترطيب الإضافي في أي تفاعلات مهمة ولا يؤثر على مؤشرات القوة. الخبراء يفهمون هذا.

من أجل هذا لمقارنة مؤشرات القوة للصخور المختلفة ، تحتاج إلى التأكد من تطابق مؤشرات الرطوبة الخاصة بها - فقط في هذه الحالة يمكن الحديث عن نتيجة موضوعية وغير متحيزة.

بالإضافة إلى الرطوبة ، عند قياس القوة ، من المهم أيضًا الانتباه إلى طبيعة ومدة الأحمال . على سبيل المثال ، الأحمال الثابتة ثابتة. بالإضافة إلى أنها تتميز بزيادة بطيئة وتدريجية. من ناحية أخرى ، فإن الأحمال الديناميكية قصيرة نسبيًا. بطريقة أو بأخرى ، كلتا الحمولتين يمكن أن تدمر الأخشاب.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أيضًا أن مؤشرات القوة وحدودها وحدودها تختلف باختلاف نوع التشوه المحدد

تمتد . إذا تحدثنا عن قوة الشد للخشب ، فإن هذا المؤشر هو 1300 كجم / سم 2 (وهذه المعلمة مناسبة لجميع الأصناف). في مثل هذه الحالة ، يكون للهيكل الداخلي للخشب أهمية حاسمة. إذا تم ترتيب الألياف وتنظيمها بشكل صحيح ، تزداد القوة (والعكس صحيح). تختلف القوة اعتمادًا على ما إذا كان الخشب ممتدًا على طول أم عبر. في الحالة الأولى ، يكون المؤشر كبيرًا جدًا ، وفي الحالة الثانية ، يكون أقل بمقدار 20 مرة ويبلغ 65 كجم / سم 2. وبسبب هذه الميزات الميكانيكية نادرًا ما يتم استخدام الخشب لإنتاج منتجات تعمل في حالة التوتر العرضي.

ضغط . مثل أي تأثير آخر على الخشب ، يمكن تنفيذه في الاتجاهين الطولي والعرضي. إذا تحدثنا عن الضغط على طول الألياف ، فمن الجدير بالذكر أنه في هذه الحالة سيتم تقصير الصخر (هذه هي الطريقة التي ستظهر بها عملية التشوه في الخارج). يجب أن يؤخذ في الاعتبار أيضًا أن قوة الخشب ، التي يتم ضغطها ليس على طول ، ولكن عبر ، تنخفض بشكل كبير ، على وجه التحديد بمقدار 8 مرات. في ظروف المختبر ، يتم ضغط الشجرة في الاتجاهين الشعاعي والماسي. أثناء إجراء مثل هذه التجارب ، أثبت العلماء على وجه اليقين أن مقاومة الانضغاط للصخور المختلفة ليست متماثلة. لذلك ، تتميز الصخور ذات الأشعة الأساسية بمؤشرات أعلى تحت ضغط شعاعي. من ناحية أخرى ، تظهر الصنوبريات قيم قوة عالية إلى حد ما حتى في ظل الضغط العرضي.

الانحناء الثابت . السمة المميزة لهذا النوع من الصدمات ، مثل الانحناء الساكن ، هي أن طبقات الخشب المختلفة تتلقى تأثيرات مختلفة ، أي أن الطبقات العليا من الخشب تتلقى ضغطًا مضغوطًا ، والطبقات السفلية - تمتد على طول الألياف. بين الطبقات العلوية والسفلية توجد طبقة خاصة لا تتعرض لأي ضغط. تقليديا ، هذه الطبقة تسمى محايدة. في البداية ، يبدأ تدمير المادة في المنطقة السفلية الممتدة ، والتي تمزق معها ألياف الخشب المتطرفة. يوجد مؤشر متوسط القوة ، وهو نموذجي لعدد كبير من أنواع الأشجار ، وهو 1000 كجم / سم 2 (بينما قد تكون هناك انحرافات عن هذا المؤشر اعتمادًا على المؤشرات الفريدة لكل نوع محدد ، وكذلك على مستوى رطوبة).

تحول . في الأساس ، القص هو تشوه ، وهو إزاحة جزء بالنسبة إلى آخر. هناك عدة أنواع مختلفة من القص: القص (يمكن أن يحدث في أي اتجاه) والقص. في هذه الحالة ، من المهم بشكل خاص مراقبة مدى قوة الشجرة. لذلك ، يؤثر التقطيع على طول سلبًا على مؤشرات القوة ، تظل الصخور أقوى أثناء التقطيع العرضي.

كما رأينا ، القوة هي أهم خاصية ميكانيكية للخشب. في الوقت نفسه ، يمكن أن تؤثر مجموعة متنوعة من التأثيرات على مستواه. يجب أن تؤخذ كل هذه العوامل في الاعتبار أثناء تشغيل المادة حتى لا تنتهك سلامتها.

الخصائص الميكانيكية الأساسية الأخرى

بالإضافة إلى القوة ، يتميز الخشب أيضًا بخصائص ميكانيكية وفيزيائية ميكانيكية أخرى. دعونا نلقي نظرة فاحصة على أهمها.

صلابة

بادئ ذي بدء ، من الضروري أن نقول عن سمة من سمات مادة طبيعية مثل الصلابة. تعتبر الصلابة من أهم سمات المادة وهي قدرة المادة الخام على المقاومة فيما يتعلق باختراق جسم صلب بشكل معين .يميز بين الصلابة الطرفية والجانبية (حسب جانب المادة المتأثرة). صلابة النهاية أعلى من حيث أدائها.

مهم.وتجدر الإشارة إلى هذه الحقيقة: على الرغم من أن بعض أنواع الخشب تتميز بمستوى متزايد من الصلابة ، إلا أن هذه المادة لا تزال أدنى من هذه الخصائص بالنسبة للمواد الخام مثل المعادن على سبيل المثال.

اعتمادًا على مؤشرات الصلابة ، يتم تقسيم مواد البناء مثل الخشب إلى 3 مجموعات رئيسية:

• لينة (على سبيل المثال ، الصنوبر ، التنوب ، الأرز ، التنوب ، الزيزفون ، الحور الرجراج ، الآلدر ، الكستناء ، إلخ) ؛
• صلب؛
• صعب جدا.

وفقًا لذلك ، عند تصنيع منتجات معينة ، من المهم جدًا مراعاة مثل هذه المعلمة مثل الصلابة. على سبيل المثال ، من المستحسن صنع عناصر زخرفية من أصناف ناعمة ، والأصناف الصلبة فقط هي المناسبة لإنشاء هياكل داعمة.

تعتبر صلابة الخشب أمرًا بالغ الأهمية أثناء تطبيق المواد ومعالجتها .اعتمادًا على احتياجاتك الخاصة ونطاق تطبيق الخشب ، قد يكون هذا الخيار أو ذاك هو الخيار الأنسب والأكثر ملاءمة.

قوة التأثير

خاصية أخرى مهمة تختلف بين أنواع معينة من الخشب (على سبيل المثال ، القيقب والتنوب) هي قوة التأثير. تحدد هذه الخاصية وتحدد قدرة المادة على امتصاص الأحمال الديناميكية . في الوقت نفسه ، كلما زادت قوة التأثير ، قل الضرر وانتهاكات السلامة التي ستلاحظها على الشجرة أثناء تطبيق هذه الأحمال الديناميكية للغاية. بشكل عام ، يمكننا القول أنه بالنسبة لمعظم السلالات ، يكون هذا المؤشر عند مستوى مرتفع إلى حد ما.

ارتداء المقاومة

يجب إيلاء اهتمام خاص لمقاومة التآكل ، لأن هذه المعلمة هي التي تحدد ما إذا كان الخشب قادرًا على المقاومة فيما يتعلق بأحمال الاحتكاك الطويلة. اعتمادًا على مدى ارتفاع مقاومة التآكل ، سيختلف العمر المحتمل للمادة بشكل كبير . يتأثر مستوى مقاومة التآكل بشكل حاسم باتجاه القطع والخصائص الفريدة لكل نوع من أنواع الخشب. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن مقاومة التآكل العالية هي سمة من سمات الأسطح الطرفية. من حيث مقاومة التآكل ، يختلف الخشب الجاف والمبلل - الأول له مستوى أعلى.

القدرة على حمل حوامل معدنية

كما ذكرنا سابقًا ، يعد الخشب أحد أكثر المواد شيوعًا وانتشارًا وطلبًا والتي تُستخدم في صناعة الأثاث والعناصر الزخرفية وعدد كبير من المنتجات الأخرى. وفقًا لذلك ، عند معالجته ، يتم إدخال عدد كبير من أدوات التثبيت فيه ، في أغلب الأحيان - معدنية . لذلك ، فإن مثل هذا المؤشر مثل القدرة على تثبيت أدوات التثبيت المعدنية له أهمية قصوى. لذلك ، على سبيل المثال ، يمكن للأظافر أن تقطع ألياف الشجرة أو تفصل بينها ، ويمكن للبراغي أن تمسك بالألياف.

القدرة على الانحناء

من أجل إنشاء منتجات عملية وجمالية ، يجب طي الخشب. في هذا الصدد ، تعد القدرة على الانحناء خاصية ميكانيكية مهمة أخرى للخشب. يرجى ملاحظة أن السلالات المختلفة لها مستويات مختلفة من القدرة على الانحناء . لذلك ، على سبيل المثال ، فيما يتعلق بالصنوبريات ، القاعدة هي أنه عند ثني الإبر يجب ترطيبها ، لكن الشجرة الجافة لا تنحني عمليًا (وعندما يتم تطبيق الضغط العالي ، يمكن أن تنكسر على الإطلاق).

التشوه

خصائص التشوه ضرورية أيضًا. فهي تؤثر على مدى سرعة تعافي أنواع الأشجار (إن وجدت) من تأثير ديناميكي قصير المدى. بالاقتران مع القابلية للتشوه ، تلعب خاصية مثل نموذج المرونة أيضًا دورًا مهمًا.

نظرًا لحقيقة أن الخشب يستخدم في مجالات مختلفة من حياة الإنسان وهو أحد أكثر المواد طلبًا ، فمن المهم جدًا معرفة جميع خصائصه بالتفصيل. وفقًا لذلك ، قبل استخدام المواد لإنشاء منتجات معينة (على سبيل المثال ، الأثاث والعناصر الزخرفية وما إلى ذلك) يجب فحص جميع الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية بعناية. عندها فقط سيكون منتجك متينًا وموثوقًا به. تذكر أن أنواع الخشب المختلفة مناسبة لأغراض مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن الكشف عن بعض الصخور على الإطلاق ، وإلا فإنها ستنهار ببساطة. هذه المعرفة مهمة بشكل خاص لصانعي الخزائن المحترفين وغيرهم من ممثلي صناعة البناء.