Деформация дерева

 

Деформация дерева

Некоторые эксперименты были проведены для оценки величины образованной контактной области, когда стальная сфера вдавливается в поверхность деревянного образца. Площадь контакта измерялась по величине отпечатка, сделанного на покрытом сажей куске тонкой золотой фольги, помещенной на дерево.

Так как дереву присуща ползучесть, то отпечатки брались после пятиминутных периодов нагружения, когда скорость ползучести была низкой. Наблюдалась эллиптичность отпечатков как следствие анизотропии материала.

При примененных нагрузках разница между длинами полуосей эллипса была порядка 10%. Зависимость в логарифмических координатах от нагрузки для диаметра шарика 9,5 мм радиуса (среднегеометрического между полуосями) круглого отпечатка, эквивалентного по площади эллипсу. Наклон этой линии является постоянным, равным 2,8, так что геометрическая площадь контакта увеличивается как А2,8, т. е. как Л0,71. Подобные наклоны в логарифмических координатах для зависимости а от N были получены у различных диаметров шариков.

Для идеально упругой деформации наклон для такой прямой равняется 3, в то время как для чисто пластической деформации он равняется 2. Таким образом, деформация дерева под нагруженным шариком является преимущественно упругой, хотя имеют место небольшие вязко-упругие деформации.

Из полученной таким образом деформации можно вывести эффективный модуль упругости деревянного образца.

Согласно уравнению Герца, радиус круга контакта под нагрузкой N для твердой сферы диаметра О равняется всем экспериментальным наблюдениям в пределах всего диапазона диаметров шарика и используемых нагрузок. Количественно эта величина приблизительно равна 0,12 кгсм2.

Умножая это значение на среднюю величину модуля Юнга, получим приблизительно 500 кгсм2.

Конечно, необходимо помнить, что дерево имеет очень значительную анизотропию в своих физических свойствах, так что эта величина может только рассматриваться при обсуждении как эффективная величина для типичной деформации эксперимента.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *