Результати досліджень фізико-механічних властивостей сучків

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольна робота

на тему: Результати досліджень фізико-механічних властивостей сучків

1. Визначення ширини річних шарів сучків та стовбура

Динаміку зміни розмірів річних шарів за радіусом сучка досліджено для трьох областей згідно раніше прийнятої методики. Для Рівненської області для першого періоду (з 1-го по 5-й річний шар) ширина річних шарів у стиснутій зоні була більшою за середнє значення розтягнутої зони за той же період на 30 %, для Київської та Житомирської відповідно на 34 та 28 %. Відношення середнього значення ширини шару шостого періоду до першого у розтягнутій зоні в Рівненській області склало 0,34, у Київській та Житомирській відповідно - 0,42 та 0,39. У стиснутій зоні таке відношення було 0,48, 0,49 та 0,45. У стиснутій зоні річні шари ширші, ніж у розтягнутій: відношення середньої ширини шару стиснутої зони до ширини розтягнутої зони у першому періоді відповідно: 1,43, 1,49, 1,38 у шостому - 2,02, 1,68, 1,56. Спостерігається, що ширина річних шарів зразків деревини з Рівненської області менша, як у стиснутій, так і у розтягнутій зонах річного шару. У розтягнутій зоні першого періоду ширина річного шару зразків з Рівненської області менша ширини зразків деревини з Житомирської та

Київської областей відповідно на 13 та 9 %, для шостого періоду на 33 та 37 %. Результати досліджень наведені у табл..

Таблиця. Дані статистичної обробки результатів визначення ширини річних шарів сучків

Отримані дані дозволили виявити закономірності зміни ширини річних шарів сучка, 8, мм, залежно від віку т (років), які можна апроксимувати поліноміальними залежностями ( 2.9-2.14):

Рівненська область :

т = 0,0014?;; -0,0856 8р + 2,2171 - розтягнута зона сучка, (2.9)

т = 0,0012?с2 -0,07728с +1,6798 - стиснута зона сучка, (2.10) Київська область:

т = 0,001252 -0,0848 8р + 2,4701 - розтягнута зона сучка, (2.11)

т = 0,00Ш2 -0,06958с +1,7330 - стиснута зона сучка, (2.12) Житомирська область:

т = 0,0007?2 - 0,0697 8р + 2,3553 - розтягнута зона сучка, (2.13)

т = 0,00135с2 - 0,08208с +1,8365 - стиснута зона сучка, (2.14)

Величини достовірності апроксимації отриманих рівнянь знаходяться в межах 0,9392 < Я2 < 0,9956. При визначенні ширини річних шарів у стовбура спостерігалася така ж тенденція, як і для сучків.

Таблиця. Дані статистичної обробки результатів визначення ширини річних шарів деревини стовбура

У першому п'ятирічному періоді росту (з 1-го до 5-го річного шару) ширина річних шарів становить від 3,1 мм у Рівненській області до 3,6 мм у Київській області. З віком, наближаючись до 6 періоду (з 26-го до 30-го) ширина річного шару зменшується. Відношення середнього значення ширини шару 6-го періоду до першого у Рівненській області становило 0,52 і, відповідно, для Київської та Житомирської областей - 0,53 та 0,50. В цілому, ширина річних шарів сосни з Рівненської області менша ніж у сосни з Київської та Житомирської областей відповідно на 16 та 9 %.

Важливим показником будови річних шарів є ступінь розвитку пізньої деревини. Як встановлено дослідженнями А. М. Перелигина [141], И. С. Мелехова [142], В. Е. Вихрова [143, 144], С. Е. Грибова [145] та інш. з підвищенням частки пізньої деревини у річних шарах збільшується міцність деревини.

Залежність між межею міцності за стиску вздовж волокон, межею міцності за статичного згину та відсотком пізньої деревини виражається рівнянням прямої лінії [146]. Визначення частки пізньої деревини проводили на тих же зразках, на яких визначали ширину річних шарів. Дані досліджень наведені на рис.

Рис. Результати визначення частки пізньої деревини сучків та стовбурів сосни з Рівненської області

Рис. Результати визначення частки пізньої деревини сучків та стовбурів сосни з Київської області

Рис. Результати визначення частки пізньої деревини сучків та стовбурів сосни з Житомирської області

В річних шарах розтягнутої зони сучка частка пізньої деревини, у порівнянні із відповідними ним шарами деревини стовбура, для всіх досліджуваних областей, була вищою майже у два рази. Якщо порівнювати вміст пізньої деревини за областями, то необхідно відмітити, що відсоток пізньої деревини як в сучках, так і в стовбурах деревини з Рівненської області був вищим, приблизно на 13-15 % за відповідні показники зразків з Житомирської та Київської областей. З першого по третій період відсоток пізньої деревини зростає швидше, потім нарощування відсотка пізньої деревини іде повільніше.

У стиснутій зоні сучка річні шари більш широкі. Збільшення ширини річних шарів викликано наявністю кренєвої деревини, яка за кольором нагадує пізню деревину. Міцність деревини обумовлюється не тільки вмістом пізньої деревини у річних шарах, а і розмірами їх клітин [147, 148, 149], та пористістю, яка для деревини стовбура майже у два рази вища, ніж для деревини сучка [12, 150].

2. Результати дослідження всихання, щільності та межі міцності деревини сучків

За літературними даними [151, 152] всихання деревини хвойних порід у тангенціальному напрямку більше за радіальне у півтора-два рази. У ранній зоні шару тангенціальне усихання перевищує радіальне у два три рази. Пізня деревина усихає в обох напрямках значно більше ранньої, але різниця між радіальним та тангенціальним усиханням виражена слабше. Відповідно до наведеної в Главі 2 методики були визначені коефіцієнт всихання, щільність деревини сучків та стовбурів. Результати цих досліджень наведені у табл.

Таблиця. Результати дослідження деяких фізичних властивостей деревини, сучків та стовбурів

Аналіз наведених даних, показує, що нерівномірність лінійного всихання у поперечному напрямку - відношення тангентального всихання до радіального - менше виражене для деревини сучків та складає для розтягнутої зони 1,3 для Житомирської та 1,6 для Рівненської і 1,9 для Київської областей, для стиснутої зони відповідно 1,5, 1,6, 1,7; для деревини стовбура це відношення склало - 1,6, 1,8 та 1,8. Коефіцієнти лінійного всихання у радіальному та тангенціальному напрямках розтягнутої зони сучків майже не відрізняються від коефіцієнтів усихання деревини стовбура.

Коефіцієнт лінійного всихання стиснутої зони у радіальному та тангенціальному напрямках більше коефіцієнтів усихання деревини стовбура в середньому на 34 % [153].

У тангенціальному напрямку коефіцієнт лінійного всихання кренєвої деревини має значні відмінності від всихання стовбура - для Рівненської області у радіальному напрямку він був більшим на 34 %, у тангенціальному - на 32 %, для Київської області у радіальному напрямку на 35 %, в тангенціальному на 41 % та для Житомирської області відповідно на 41 та 31 %%. Загалом, можна сказати, що деревина стиснутої зони сучків у тангенціальному напрямку має найбільше всихання.

Щільність деревини сучків у два рази вища за щільність деревини стовбура, що викликано різною кількістю деревинної речовини в одиниці об'єму та пористістю, яка у деревини сучка у два рази менша [12]. За літературними даними щільність абсолютно сухої деревини сучків сосни досягає 950 кг/м3 [154]. Найбільша щільність в абсолютно сухому стані, як деревини сучка, так і деревини стовбура спостерігається у зразках з Рівненської області відповідно 917 та 410 кг/м3. Ці показники для Київської та Житомирської областей виявилися меншими на 11 та 7 % , 6 та 4 %. Таку різницю можна пов'язати із більшим вмістом пізньої деревини у зразках з Рівненської області.

При дослідженні міцності деревини сучків на стиск вздовж волокон характер руйнування всіх зразків був однаковим і супроводжувався зсувом, що характерно для деревини з високою міцністю. У зразках з деревини стовбура при руйнуванні інколи спостерігалося зминання торців. Середня межа міцності за стиску вздовж волокон деревини сучків була у два рази більшою у порівнянні з показниками деревини стовбура. Також на міцність деревини сучків та стовбура вплинув вміст вологи, понижуючи його майже у два рази.

Таблиця. Межа міцності деревини, сучків та стовбура за стиску вздовж волокон за вологості W=12% та W > 30%

Аналізуючи результати досліджень можна сказати, що у середньому межа міцності на стиск у деревини сучків вища за межу міцності деревини стовбура, як для вологої деревини, так і для деревини з вологістю 12 %. Для деревини сучків з нормалізованою вологістю межа міцності для Рівненської області становила 57 МПа, для Київської 52 МПа, для Житомирської 52 МПа, а для стовбурів відповідно - 35 МПа, 29 МПа та 30 МПа, що більше для

Рівненської на 63 %, для Київської та Житомирської областей відповідно на 79 % та 71 %. Для деревини з вологістю Ш > 30 % , міцність деревини сучків з Житомирської області була вищою на 83 %, Рівненської на 58 %, Київської на 51%.

Якщо порівнювати деревину стиснутої та розтягнутої зони сучків, то стиснута зона має вищу межу міцності у середньому на 9-14 %. Найбільший вплив на межу міцності, як деревини сучків, так і деревини стовбура чинить вологість зразків, що відповідає даним інших дослідників [152, 153, 87], знижуючи її майже у два рази.

Якщо порівнювати межу міцності за областями, то найбільші значення у зразків, взятих у Рівненській області, яка перевищує міцність зразків з Київської області на 20 %, Житомирської області на - 16 %. Мінливість міцності для деревини сучків виражена менше. Зниження міцності деревини сучків за областями відповідно дорівнювало 9 та 2 %.

Аналіз експериментальних досліджень сучковатості стовбурів показав, що зона живої крони, яка займає 0,3 довжини стовбура, включає найбільшу кількість здорових, зрослих з деревиною сучків, розмір яких зменшується від початку до кінця зони. Межа коливань сучків склала від 10 до 190 мм.

Спостерігається деяка стабільність кількості сучків на погонний метр на початку зони живої крони, що свідчить про відсутність зарослих у деревину сучків. Збільшення кількості сучків в кінці зони пояснюється скороченням відстані між мутовками.

Перевірка гіпотези про нормальність розподілу розмірів сучків на різній висоті стовбура виявила, що для зони мертвої крони, як для пристигаючих так і для стиглих деревостанів є нормальним, а для зони живої крони він не є нормальним. Причому, нормальність порушується в зоні переходу від живої у мертву крону, де спостерігається найбільше варіювання сучків за розміром (від 10 до 180 мм). Така перевірка дає можливість прогнозувати відбір круглого лісу для дерев'яного домобудування.

Загальною закономірністю зміни річних кілець сучка є зменшення їх ширини у напрямку від серцевини до периферії. Темп зменшення ширини кільця більш виражений у розтягнутій зоні, де за 30 років скорочення відбулося для Рівненської області у 2,9 рази, для Київської і Житомирської відповідно у 2,4 та 2,5 рази. В той же час у стиснутій зоні відповідно у 2,1, 2,1 та 2,2 рази. У стиснутій зоні шари ширші у всіх періодах росту.

У розтягнутій зоні сучка річні шари мають підвищену долю пізньої деревини у порівнянні з річними шарами деревини стовбура. Зменшення ширини річних шарів сучка з віком супроводжується збільшенням долі пізньої деревини у шарах розтягнутої зони сучка.

Коефіцієнти лінійного всихання у радіальному та тангенціальному напрямках розтягнутої зони шарів сучка мають незначні відмінності від коефіцієнтів всихання шарів стовбура. Всихання стиснутої зони шарів сучка, в радіальному і тангенціальному напрямках всихання більше всихання шарів стовбура: у радіальному напрямку в середньому на 36 %, в тангенціальному на 35 %. деревина стовбур шар сучок

Щільність деревини сучків майже у два рази вища за щільність деревини стовбура. Найбільша щільність у сучків і стовбурів спостерігалась у зразках з Рівненської області, яка є вищою за відповідну щільність зразків з Київської та Житомирської областей у середньому на 9 % для деревини сучків та на 5 % для деревини стовбура в абсолютно сухому стані.

Під час випробування деревини сучків та деревини стовбура на межу міцності встановлено, що деревина сучків, як у вологому стані, так і висушена до вологості 12 % має вищу межу міцності. Що можна пояснити більшою щільністю деревини сучків. Наявність вільної вологи знижує межу міцності як для деревини стовбура, так і для деревини сучків майже у два рази.

Размещено на Allbest.ru