ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ПРОМЫШЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ
Сектор деревянных конструкций
Ф. П. БЕЛЯНКИН
Длительное
сопротивление
дерева
Перевод с украинского
инж. В. Л. СИВАШ
ОНТИ • Москва • Ленинград 1934
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ И СУДОСТРОЕНИЯ НКТП СССР

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Стр.
Предисловие 4
1. Понятие о пределе сопротивления и его практическое
значение 5
2. Опыты по исследованию деформации древесины 6
3. Фиэико-механические характеристики дерева 7
4. Предел долговременного сопротивления дерева 24
5. Исследование скорости деформации при долговременной
нагрузке 34
6. Выводы 39

ПРЕДИСЛОВИЕ.
яДолговременное" сопротивление материалов является наименее
исследованным вонросом в области сопротивления материалов
вообще. Особенно скудны сведения по долговременному сопротив-
лению дерева; имеются лишь небольшие исследования в этой об-
ласти О. Graff а.
Печатаемая работа инж. Ф. П. Бедянкина, сотрудника Украин-
ской академия наук, в переводе инж. Сиваш в большой мере
восполняет этот пробел. Благодаря тщательно поставленным опы-
там и прекрасно разработанной методике испытаний, автору уда-
лось установить предел долговременного сопротивления дерева на
изгиб для большинства пород русской древесины. Работа предста-
вляет не только большой теоретический, но и практический интерес.
Внося ясность в вопросы долговременного сопротивления де-
рева на изгиб, исследование вместе с тем дает метод и исходные
данные для установления тех действительных коэфи-
циентов запаса, которые мы имеем в деревянных
конструкциях, подверженных долговременной на-
грузке, и тех возможных пластических деформаций, которые
в известных условиях могут длительно возрастать в сооружении
с течением времени.
Растет и крепнет наука о дереве и о деревянных конструкциях.
Настоящий труд—один из ценных вкладов в эту науку. С нетер-
пением будем ждать продолжения как этой, так и других работ,
отражающих самобытную мысль акад. Симинского и его школы.
Инж. М. КАГАН
Проф. Г. КАРЛСЕН
(сектор деревянных конструкций
Всесоюзного института сооружений).

1. ПОНЯТИЕ О ПРЕДЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ЕГО
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ.
Механические испытания дерева, произведенные разными ис-
следователями, постоянно устанавливали факт сильного влияния
на результат испытания скорости роста приложенных к образцу
сил. При быстром возрастании действующих сил временное сопро-
тивление оказывается больше, чем при медленном росте их. Чем
медленнее процесс разрушения дерева вообще, тем меньшее на-
пряжение способно выввать разрушение его. Отсюда можно себе
представить такое предельное напряжение, которое не вызовет
разрушения дерева при сколь угодно продолжительном действии
сил, являясь в то же время границей многообразия разрушающих
дерево напряжений.
Этому предельному напряжению на Западе даны разные на-
звания. В Англии и Америке эту величину называют creep limit,
во Франции — limit de viscosite, но наиболее удачное, на мой
взгляд, название дано этой величине в Германии Кербером (F. Кбг-
ber), который назвал ее Dauerstandfestigkeit. В нашем Союзе эта
величина еще не получила своего названия, назовем ее поэтому
пределом долговременного сопротивления, термином
наиболее близким к удачному названию Кербера.
К этому нужно прибавить, что напряженное состояние бруска
вызывает деформацию, которая заканчивается не в момент при-
ложения нагрузки, а протекает в течение довольно значительного
промежутка времени. При напряжениях больших, чем границы
длительного сопротивления, протекающая во времени деформация
не прекращается и приводит образец к разрушению. При напря-
жении, равном и меньшем границ длительного сопротивления,
процесс деформации заканчивается в течение большего или мень-
шего промежутка времени, не разрушая материала при сколь
угодно продолжительном действии напряжения.
Резюмируя вышесказанное пределом долговременного сопроти-
вления, можно назвать такое предельное напряжение, выше кото-

рого протекающая во времени деформация не прекращается и в
конечном итоге ведет к разрушению образца.
В элементах сооружений, подверженных только действию долго-
временных и постоянных по величине нагрузок, к вопросу о вы-
боре коэфициента запаса прочности мы привыкли относиться более
спокойно, чем к случаям действия повторной или ударной нагрузки.
Наличие же процесса деформации, протекающего во времени, и
тот факт, что под действием долговременной нагрузки материал
разрушается при напряжениях, меньших временных, заставляет
нас быть более осторожными с выбором коэфициента запаса, если
не с точки зрения прочности, то во всяком случае с точки зрения
допустимых в долговременных сооружениях и конструктивных де-
талях деформаций За срок их службы.
Очень показательным примером вышесказанного может служить
наблюдавшаяся мною в течение долгого периода деформация между-
этажного перекрытия одного жилого дома в Киеве. В этом доме,
построенном лет 30 назад, замечены были к началу наблюдений
сильные провисания междуэтажных перекрытий с появлением тре-
щин в потолках и с обвалом штукатурки. Вскрытие полов пока-
зало, что древесина балок вполне здорова, но балки, расставленные
на расстоянии 1,1 м ось от оси и перекрывающие в свету пролет
в 6 л/, имели сечение всего 16,22 см. Балки эти были перевер-
нуты и обшиты для усиления с боков 1-дюймовыми досками на гвоз-
дях. Теперь, 15 лет спустя после усиления, обмеренный прогиб пола
оказывается равным 17 ел, и в течение последних 8 лет прогиб
все еще продолжает расти, прибавляясь ежегодно на 4. мм. Нужно
подчеркнуть еще и то, что в таких деталях конструкций, как
междуэтажные перекрытия, временная нагрузка приближается по
характеру своего дейс?вия к постоянной и приходится поэтому
рассчитывать в таких случаях на совместное долговременное дей-
ствие постоянной и временной нагрузки.
2. ОПЫТЫ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ДЕФОРМАЦИИ
ДРЕВЕСИНЫ.
До сих пор влиянием времени интересовались преимущест-
венно в области весьма пластичных металлов (le Chatelieur, A. Mar-
tens и др.) и в области высоких температур для других метал-
лов (P. Chevenard, J. H. S. Dickenson, S. Lea, Lynch, R. Baily и
др.). Только, лишь в последние годы были поставлены G. Welter'oM
опыты для исследования процесса деформации металлов во вре-
мени под действием долговременной нагрузки при обычных темпе-
ратурах.
Для дерева мы не располагаем почти совсем лабораторными
данными о влиянии долговременной нагрузки на него, если не
6

считать чисто ориентировочных проб 0. Граффа (0. Graff) l для
сосны, проведенных к тому же в слишком коротком интервале вре-
мени.
В настоящей работе мы поставили себе целью обследовать за-
коны деформации во времени для разных древесных пород, под-
верженных действию долговременной нагрузки, и преимущественно
найти величину границы длительного сопротивления для этих по-
род из опытов, охватывающих возможно больший интервал вре-
мени.
Испытания произведены в механической лаборатории Киевского
политехнического института 2 и в механической лаборатории Ин-
ститута строительной механики ВУАН. Испытанию подвергалось
двенадцать древесных пород: дуб, ясень, граб, клен, липа, осина,
ольха, береза, берека, сосна, ель и спрус.
3. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ДЕРЕВА.
Образцы для испытаний заготовлены из досок, пролежавших
15 лет в машинном зале механической лаборатории КПИ 3, т. е.
для испытаний взят хорошо выдержанный воздушно-сухой и со-
вершенно здоровый лес.
Каждая серия образцов, предназначенная для испытания дан-
ной древесной породы, вырезывалась из одной доски. При вы-
емке образцов исключались места с такими пороками дерева, как
сучковатость, просмолка, трещины, усушка, косослой и свилева-
тость.
Предварительно для всех древесных пород были определены
физические и механические характеристики их, а именно: удель-
ный вес, влажность, временные сопротивления сжатию, разрыву,
скалыванию и изгибу, а также удельная работа сопротивления
перелому и скалыванию при ударном действии нагрузки.
Удельный вес и влажность определялись на образцах,
оставшихся после испытания на сжатие в форме кубиков 30 х
X 30 X 30 мм. Размеры этих образцов до сжатия были измерены
с точностью до ОД мм. До и после высушивания вес образцов
определялся с точностью до 0,005 г. Высушивание образцов про-
изводилось в сушильном шкафу с подогреванием электрическим
током. Регулятор температур давал колебания в пределах 1° С.
1 О. Graff, Dauerfestigkeit der Werkstoffe und der Konstruktionsele-
mente, 1929.
2 Считаю здесь своим приятным долгом выразить глубокую благо-
дарность механику механической лаборатории Киевского политехниче-
ского института М. С. Ружицкому за техническую помощь при испыта-
ниях.
3 Ки евский политехнический институт.
7

Температура высушивания в разных местах шкафа колебалась
в пределах 100—105° С. Высушивание длилось в течение 20 час,
после чего образцы взвешивались и опять загружались в шкаф на
3 часа. Вторичное взвешивание показало, что взятый интервал
времени высушивания практически вполне достаточен для высу-
шивания образцов до постоянного веса.
Перед каждым взвешивандем нагретая в шкафу древесина пред-
варительно охлаждалась в эксикаторе.
Влажность выражалась в процентах по отношению к весу дре-
весины в абсолютно сухом состоянии. Удельный вес дерева в г/см ь
получен делением веса абсолютно сухой древесины на объем воз-
душно-сухого дерева, т. е. без учета объемной усушки. Данные
удельного веса и влажность приведены в табл. 1 как среднее иа
шести определений; кроме того указаны максимальные и мини-
мальные значения, полученные в опыте. Влажность определялась
два раза в течение всех испытаний.
Таблица 1
Порода
Удельный вес в г\смг
s
Я
S
Я
2
X
с*
О.
Влажность в %
Я
«J
26
eg
5
10,30
10,95
10,65
10,00
10,45
9,12
10,80
11,30
10.51
10,54
11,30
12,05
2
s
s
я
2
10,05
10,75
10,55
9,55
10,05
8,87
10,55
10,85
9,50
10,48
11,00
10,85
я
Граб.
Клен.
Ясень
Осина
Спрус
Липа
Сосна
Дуб .
Ольха
Береза
Ель . ,
Берека
0,753
0,622
0,787
0,524
0,413
0,473
0,424
0,626
0,525
0,599
0,424
0,769
0,727
0,555
0,779
0,497
0,403
0,463
0,418
0,541
0,512
0,580
0,416
0,714
0,744
0,597
0,783
0,509
0,409
0,467
0,421
0,589
0,518
0,589
0,421
0,740
10,13
10,83
10,59
9,82
10,27
9,01
10,67
11,02
10,09
10,50
11,18
11,32
Число годовых колец по длине 1 см и отношение ши-
рины летних слоев к ширине весенних определялись путем под-
счета и обмера на длине около 3 ем в каждом из четырех сечений
доски, взятой для выемки испытуемых образцов.
Ширина слоев определялась измерением при рассматривании
их с четырехкратным увеличением через бинокулярную лупу.
Результаты определения этих характеристик приведены в табл. 2.
8

В таблице указаны максимальные и минимальные значения этих
характеристик, а также среднее значение их из четырех опреде-
лений.
Таблица 2
Порода
Число годовых колец на
длину 1 см
максим.
миним. i среднее
Среднее значение
отношения ши-
рины зимних
слоев к ширине
летних
Граб .
Клен. ,
Ясень .
Осина.
Спрус
Липа .
Сосна
Дуб .
Ольха
Берека
Ель .
Береза
13,0
9,5
4,0
2,6
2,9
9,0
2,4
10,4
5,5
9,3
3,3
6,2
8,6
8,3
3,7
2,4
2,8
7,7
2,3
7,7
5,0
8,1
3,1
5,3
10,2
8,8
3,8
2,5
2,9
8,2
2,4
8.6
5,3
8,7
3,2
5,7
1,03
0,65
0,24
0,13
0,31
0,32
0,29
0,25
Опыты на сжатие производились на 65-т прессе Амслера-
Лаффона при установке редуктора на малое давление. Образцы
имели форму кубика с длиною ребер 3 см. Скорость роста на-
грузки, исходя из международных норм в 25 кг/см2 в 1 мин.,
бралась около 300 кг/мин. Временное сопротивление сжатию опре-
делялось для трех случаев действия силы: 1) вдоль волокон,
2) поперек волокон в радиальном к годовым кольцам направ-
лении и 3) поперек волокон в тангенциальном к годовым кольцам
направлении.
Временное сопротивление дерева при сжатии его вдоль во-
локон определялось как частное от деления максимального груза
на первоначальную площадь поперечного сечения образца.
Это определение не представляет никаких затруднений, так
как максимальный груз вполне ясно выражен на диаграмме сжатия
и вполне точнб* может быть отмечен на силомере испытательной
машины. Непосредственно после действия максимального груза
начинается довольно резкий спад диаграммы сжатия, сопрово-
ждающийся резко выраженным разрушением образца по наклон-
ным плоскостям. Определение временного сопротивления дерева
при сжатии его поперек волокон представляет значительно боль-
шие затруднения, так как ясно выраженного максимального груза
в этом случае не наблюдается. Вопрос об определении груза, со-
9

ответствующего временному сопротивлению, решается условно в
разными исследователями по-разному.
Одни ученые за этот груз принимают тот, при котором в об-
разце появляются видимые глазу разрушения, не обращая внима-
ния на то, что сопротивляемость образца в дальнейшем продол-
жает расти при начавшемся уже разрушении образца; кроме того
получаемая величина временного сопротивления в сильной степени
зависит от самого наблюдателя, так как определение момента
начала разрушения страдает отсутствием объективности. Другие
ученые за груз, соответствующий временному сопротивлению, при-
нимают тот груз, при котором деформация образца составляет
определенную долю от первоначальной высоты образца, обыкно-
венно V3 k- Это определение временного сопротивления страдет
тем, что онЬ слишком условно и не обосновано наличием конкрет-
ного физического явления, сопутствующего таким образом опреде-
ленному временному сопротивлению. Нами временное сопротивле-
ние дерева при сжатии его поперек волокон определялось по
Бауману (Вашпапп). Диаграмма при сжатии поперек волокон, как
известно, сначала идет по кривой, почти совпадающей с прямой
линией, потом диаграмма загибает ло выпуклой кверху кривой,
которая в дальнейшем постепенно переходит в горизонтальную
прямую. Горизонтальный участок диаграммы указывает на то, чта
в этом периоде в образце происходят сильные деформации без
возрастания груза, которое обусловлено сильными деформациями
и разрушениями в мягкцх слоях дерева. Продольная деформация
образца, как известно, сопровождается также сильными боковыми
уширениями образца, что вызывает в дальнейшем увеличение со-
противляемости образца и подъем диаграммы, сжатия за горизон-
тальной площадкой. За груз, соответствующий временному сопро-
тивлению, принимался тот груз, при котором в летних слоях дерева
начинаются разрушения. Этот груз легко отмечается как на диа-
грамме, так и силомером машины.
Результаты испытания на сжатие приведены в табл. 3. Значе-
ние временного сопротивления для данной породы дерева при
данном направлении действующей силы дано как среднее из пяти
испытаний; кроме того приведены максимальные и минимальные
значения временного сопротивления, полученные при испытании
каждой серии из пяти кубиков. В таблице указаны также взаим-
ные отношения значений временных сопротивлений вдоль и поперек
волокон.
Временное сопротивление сжатию хвойных деревьев вдоль во-
локон сравнительно не на много меньше временного сопротивления
для лиственных пород. Особо высоким временным сопротивлением
вдоль волокон обладают ясень, граб, ольха и берека. Что касается
временного сопротивления сжатию древесины поперек волокон, то
согласно с таблицей, можно отметить две резко отличающиеся друг
ю

11

от друга группы. К первой группе должны быть отнесены хвой-
ные деревья с очень низким временным сопротивлением сжатию
поперек волокон, которое приблизительно в 10 раз меньше времен-
ного сопротивления древесины вдоль волокон. Ко второй группе
должны быть отнесены лиственные деревья с значительно бблыпим
временным сопротивлением сжатию поперек вблокон, чем у хвой-
ных деревьев. Отношение временного сопротивления сжатию по-
перек волокон к временному сопротивлению сжатию вдоль волокон
у лиственных деревьев колеблется в значительно более широких
пределах7 чем у хвойных. У большинства лиственных деревьев
временное сопротивление сжатию поперек волокон приблизительно
только в три раза меньше временного сопротивления сжатию вдоль
волокон и только у некоторых, как у осины, липы и ольхи, оно
приблизительно в 6 раз меньше. Обращает на себя внимание вы-
сокое временное сопротивление сжа-
тию поперек волокон бе реки, со-
ставляющее 0,37 временного сопро-
тивления сжатию ее вдоль волокон.
Что касается отношения времен-
ного сопротивления сжатию поперек
волокон в тангенциальном ив радиаль
Фиг. 1. Образец на разрыв. ном направлениях, то древесные по-
роды могут быть разбиты также на
две группы. К первой группе относятся хвойные деревья и некото-
рые лиственные, как например ясень и ольха, у которых временное
сопротивление сжатию поперек волокон в тангенциальном направо
лении выше, чем в радиальном, ко второй группе относятся все
остальные лиственные деревья, у которых Rpad > Rmam - Особый ин-
терес имеет определение временного сопротивления сжатию поперек
волокон в радиальном направлении, так как при принятом методе
определения временного сопротивления поперек волокон оно фак-
тически дает значение временного сопротивления мягкой летней
древесины дерева, и сравнение этого временного сопротивления
с временным сопротивлением сжатию вдоль волокон дает до-
полнительно представление о степени усиления дерева вслед-
ствие армирования его летней древесины помощью древесины
зимней.
Временное сопротивление разрыву дерева вдоль
волокон определялось на 5-т прессе Гагарина. Образцы против
окалывания головок были снабжены удлиненными головками и
имели диаметр от 3 до 5 мм в зависимости от породы дерева.
Эскиз этих образцов приведен на фиг. 1. Результаты испытаний
на разрыв приведены в табл. 4, составленной по типу предыдущей.
Кроме основных величин в таблице указано еще отношение
временного сопротивления растяжения к временному сопротивлению
сжатию вдоль волокон.
12

Как видно, временное сопротивление дерева при растяжении
для данной породы дерева колеблется в довольно широких преде-
лах; такое сопротивление, повидимому, неизбежно в результате пере-
резывания волокон дерева при изготовлении образцов. Оказывается,
временное сопротивление дерева при растяжении вдоль волокон для
разных древесных пород от 1V2 до 3112 раз больше временного
сопротивления дерева сжатию вдоль волокон.
Таблица 4
Порода
Временное сопротивление
при растяжении к?/мм2
максим.
миним.
среднее
из пяти
испытаний
Отношение
растяжения
к сжатию
Rr
Граб
Клен
Ясень .
Осина .
Спрус .
Липа
Сосна
Дуб .
Ольха
Береза
Ель . .
Берека
20,70
18,65
12,90
15,10
12,20
10,92
8,57
15,70
14,80
17,60
7,76
13,19
14,50
16,28
9,75
15,00
10,60
6,47
7,17
12,00
12,90
15,10
6,02
11,35
18,90
16,82
11,09
14,50
11,20
8,69
7,98
14,50
14,00
15,60
6,84
12,16
3,00
3,48
1,53
3,10
2,90.
2,23
1,95
3,78
2,62
3,51
1,66
2,19
Скалывание образцов производилось на 5-т разрывной
машине Амслера-Лаффона, снабженной специальными захватами для
скалывания и с редуктором, установленным на малое давление.
Скалывание производилось как вдоль, так и поперек волокон.
Скалывание образцов вдоль волокон производилось путем рас-
тяжения образцов специальной формы, предложенной Унвином
(Unvin). Принятые размеры такого образца указаны на фиг. 2,а.
Скалывание поперек волокон производилось путем сжатия на образ-
цах, форма и размеры которого приведены на фиг. 2УЬ.
При скалывании вдоль волокон образцы вырезывались так,
чтобы в одном случае плоскость скалывания была касательной
к годовым кольцам, а в другом случае плоскость скалывания была
направлена по радиусу годовых колец. При скалывании поперек
волокон плоскость скалывания была направлена по касательной
к годовым кольцам. Скалывание поперек волокон при радиальном
направлении плоскости скалывания и перерезывание при напра-
вдении и плоскости перпендикулярно к оси волокон не производился
13

Результаты испытаний приведены в табл. 5. В этой таблице
кроме основных величин указано отношение временного сопро-
тивления скалыванию вдоль волокон в тангенциальном направле-
нии к временному сопротивлению скалыванию вдоль волокон
в радиальном направлении, а также отношение временного сопро-
тивления скалыванию вдоль волокон к временному сопротивлению
скалыванию поперек волокон при тангенциальной плоскости ска-
лывания в обоих случаях; и наконец указано отношение времен-
ного сопротивления скалыванию вдоль волокон (для той плоскости
скалывания, для которой это временное сопротивление имеет наи-
меньшее значение) к временному сопротивлению сжатию.
Как видно из таблицы, хвойные деревья по сравнению с лист-
венными имеют более низкое временное сопротивление скалыва-
нию как вдоль волокон в радиаль-
ном и тангенциальном направлении,
так и поперек волокон. Из листвен-
ных пород наивысшее сопротивление
скалыванию имеют ясень, дуб, бе-
река, граб и клен. Здесь также обра-
щают на себя внимание высокие
механические качества береки. По
временному сопротивлению скалыва-
нию вдоль волокон в тангенциальном
направлении берека после ясеня и
дуба стоит на третьем месте, по вре-
менному сопротивлению скалыванию
вдоль волокон в радиальном напра-
влении берека стоит уже на вто-
ром месте сейчас же после дуба,
и накднец по временному сопро-
тивлению скалыванию поперек воло-
кон берека стоит на первом месте.
На наличие высокого временного4 сопротивления скалыванию у бе-
реки указывал акад. К. Симинский в своей серии работ по де-
реву 1925 —1927 гг. Если принять во внимание то, что бе-
река имеет самое высокое временное сопротивление сжатию попе-
рек волокон, то станет ясным, что в этой древесной породе
мы имеем наилучший по своим качествам материал (лучше дуба,
ясеня и т. д.) для таких деталий конструкции, которые работают
на скалывание и смятие поперек волокон; к примеру сказать:
разные шпоночные соединения. Что касается соотношения между
временными сопротивлениями скалыванию в разных направлениях,
то, обращаясь к таблице, можно сказать, что при скалывании
дерева вдоль волокон для одних древесных пород, как например
клен, ясень, осина, спрус (американская сосна), липа, береза и
ель, временное сопротивление скалыванию в тангенциальном напра-
Фиг. 2. Образцы на скалывание.
Н

15

тлении больше, чем в радиальном; у других пород, как например
граб, сосна, дуб, ольха и берека, имеет место обратное соотноше-
ние; это указывает на то, что сопротивляемость летней и зимней
древесины скалыванию не столь различна, как сопротивляемость
их сжатию или растяжению. Что касается временного сопротивле-
ния дерева скалыванию поперек волокон, то для таких древесных
пород, как клен, ясень, ольха, береза и берека, оно выше, чем
временное сопротивление скалыванию вдоль волокон, а для таких
древесных пород, как осина, спрус, липа, сосна, дуб и ель, вре-
менное сопротивление скалыванию вдоль волокон выше, чем вре-
менное сопротивление скалыванию поперек волокон, что указывает
на более слабую связанность волокон поперек ствола дерева для
этих древесных пород. Вообще сопротивляемость дерева скалыва-
нию значительно уступает сопротивляемости его действию других
усилий. Согласно таблице временное сопротивление скалыванию
дерева вдоль волокон составляет приблизительно от 1/20 до 3/2о вре-
менного сопротивления дерева сжатию вдоль волокон.
Испытание на изгиб производилось на балке, свободно
лежащей на двух опорах с продетом в 300 мм и нагруженной
сосредоточенным грузом по середине пролета. Как на опорах, так
и под грузом ставились кожаные прокладки из подошвенной кожи
толщиной 5 мм. Образец ставился на опоры таким образом, чтобы
действующая сила направлялась по радиусу годовых слоев древе-
сины, как это обыкновенно бывает на практике. Образцы имели
форму брусков сечением 15 X 15 мм л длиною 350 мм. Нагрузка
на образец производилась без перерывов с одинаковой скоростью
в 150 хг/мгт вплоть до излома образца. Испытание производилось
на 5-т разрывной машине Амслера-Лаффона с приспособлением
для изгиба при установке редуктора на малое давление. По опре-
деленному максимальному грузу в момент излома образца опреде-
лялось условное напряжение волокон при изгибе по формуле Навье,
в этот же момент определялся прогиб при изломе относительно
опорных точек на образце помощью штангового прогибомера.
Результаты испытаний приведены в табл. 6, где указано также
отношение условного временного сопротивления при изгибе к вре-
менному сопротивлению при сжатии и при растяжении (коэфи-
ццент Баха по сжатию и по растяжению). Как видно из таблицы,
условное временное сопротивление на изгиб и прогиб при изломе
в некоторых случаях весьма сильно колеблется. Это является
следствием перерезывания волокон при изготовлении образцов.
Коэфициент Баха по сжатию для дерева имеет значения от 1,31
до 2,53, по растяжению от 0,65 до 1,05. Замечается, что где
коэфициент Баха по сжатию имеет наибольшее значение, там он
по растяжению имеет наименьшее вначение и обратно, что объ-
ясняется законом распределения напряжений по сечению при из-
гибе.
16

Таблица 6
П ,о р о д а
Временное сопро-
тивление при из-
гибе по Навье
кг/мм2
х
х
S
£ w х
Ч> ч- S«
хкя
1 го
1 *
1 го
ьл
1 н
X
1 <L>
эфици
о
9
сжати
о
с
£ 9
.х
X «
<и ^
S ее
X" Н
X u
fs-
о о
Прогиб при изломе
мм
X
2
X
X
X
2
Граб
Клен .
Ясень
Осина
Спрус
Липа . ,
Сосна .
Дуб . .
Ольха .
Береза .
Ель .
Берека
15,66
13,00
10,13
9,60
8,94
1 9,30
6,45
10,72
11,17
11,69
6,43
10,41
13,35
11,35
8,60
9,34
7,67
9,03
5,84
8,22
8,61
8,44
4,50
8,90
14,50
12,20
9,45
9,44
8,34
9,12
6,09
8,49
9,88
10,35
5,48
9,69
2,31
2,53
1,31
2,00
2Д6
2,28
1,49
2,21
1,85
2,33
1,34
1,74
0,77
0,73
0,86
0,65
0,74
1,05
0,76
0,59
0,71
0,66
0,80
0,80
11,5
12,9
11,4
13,2
14,9
12,0
14,7
16,0
19,0 <
9,5
9.3
10,0
11,1;
10,0
10,2 |
7,2
11,5
19,0
10,5
10,8
10,9
11,9
11,6
10,8
10.4
13,8
19,0
Таблица 7
Порода
Удельная работа
излома при ударе
в направлении ра-
диуса годовых
слоев кг /мм2
5
S
X
X
X
2
« 6Э=
х Х =
и к с
Удельная работа
излома при ударе
в направлении ка-
сательной к годов,
слоям в кг/мм2
03
S
« о9=
05 х 5
аз я
О. f> 2
О Я С
Граб .
Клен .
Ясень .
Осина .
Спрус .
Липа .
Сосна .
Дуб. .
Ольха .
Береза
Ель . ♦
Берека
0,0633
0,0604
0,0875
0,0806
0,0994
0,0606]
0,0813
0,0685
0,0542
0,0447
0,0390
0,0850
0,0611
0,04891
0,0698
0,0480]
0,0818
0,04891
0,0726
0,0579|
0,0427
0,0232|
0,0361
0,06001
0,0621
0,05591
0,0726
0,0653
0,0889|
0,0561
0,0781
0,0641
0,0487
0,0354
0,0343|
0,0671
0,0591
0,0411
0,0644
0,0458]
0,0659
0,0428
0,04521
0,0662
0,0722
0,0613]
0,0284
0,0461
0,0413
0,0411
0,06031
0,0231
0,0656
0,0360
0,0354
0,0564
0,0596
0,0561
0,0182
0,0300,
0,0491
0,0411
0,0622]
0,0364
0,0657
0,0391
0,04151
0,0^99
0,С660
0,0586
0,0231
0,0378]
Сопротивление дерева.
17

Ударное испытание дерева при изгибе произведено на
Ь-т/м маятниковом копре Шарпи. Образцами служат бруски
сечением 15 X 15 мм и длиною 100 мм. Расстояние между
опорами 65 мм. Радиус закругления бойка около 5Г мм. Испыта-
ние производилось ударом в направлении радиуса годовых слоев
и ударом в направлении касательной к годовым слоям. Определя-
лась удельная работа излома делением полной работы излома на
объем образцов. При желании отнести полную работу излома к
площади поперечного сечения образца, как это например делал
Бауман, нужно только полученные нами
числа умножить на 100. Результаты
испытаний приведены в табл. 7.
Как видно из таблицы, по средним
значениям удельная работа излома де-
рева при ударе по радиусу имеет зна-
чение от 0,0343 до 0,0889 кг/мм2, при
ударе по касательной от 0,0231 до
0,0660 кг1мм2. Удельная работа излома
при ударе по радиусу годовых слоев,
как правило, больше, чем удельная ра-
бота излома при ударе по касательной
к годовым слоям, за исключением толь-
ко ольхи и березы. Значение удельной
работы излома при радиальном ударе
больше, чем при ударе тангенциальном,
Это объясняется бблыпим поглощением
работы летними слоями дерева в первом случае.
Испытание на удар,ное скалывание дерева. Эта
характеристика дерева, впервые нами предлагаемая, может иметь
значение при расчете врубок таких сооружений, которые подвер-
жены ударам, как например деревянные ж.-д. мосты, стыковые
соединения деревянных деталей сельскохозяйственных машин, под-
верженные ударам, и т. п. Форма и размеры образца приведены
на фиг. 3. Образцы вырезывались таким образом, что плоскость
скалывания направляется по радиусу годовых слоев, и скалывание
происходит в этом случае вдоль волокон. Испытание производилось
на Ь-кг/м маятниковом копре Шарпи. Вместо призменных опор
для ударного изгиба поставлен специально сконструированный за-
хват (фиг. 4). Образец в этом захвате упирается своим наружным
углом на длине 20 мм (аЪ на фиг. 3) и от любого перемещения
при ударе удерживается по длине стороны cd. Удар приложен по
длине стороны cf. Во избежание потери работы на смятие образца
при ударе боек бабы копра снят. Условно мерою сопротивления
ударному скалыванию принято частное от деления полной работы
скалывания на площадь скалывания. Результаты испытаний при-
ведены в табл. 8. Как видно из таблицы, удельная работа удар-
Фиг. 3. Образец на ударное
скалывание.
18

ного скалывания для дерева колеблется в довольно широких пре-
делах— от 0,65 до 2,12 кг/мм. Самую высокую удельную работу
Фиг. 4. Маятниковый копер системы Шарпи о приспо-
соблением для ударного скалывания.
Таблица 8
П о р о да
Удельная работа ударного скалы-
вания KZJMM
аксим.
1,50
1,95
0,06
1,02
1,22
0,83
2,38
1,96
0,90
0,72
0,97
2,13
миним.
1,11
0,96
0,86
0,51
0,52
0,64
1,00
1,54
0,55
0,64
0,48
2,10
средняя из
5 испытаний
Граб
Клен
Ясень
Осина
Спрус
Липа .
Сосна
Дуб ♦
Ольха
Береза
Ель .
Берека
1,24
1.15
0,97
0,75
0,92
0,72
2,09
1,81
0,73
0,68
0,65
2,12
2*
19

скалывания дают берека и сосна, потом дуб, граб и клен. Неодно-
родность дерева в виде сучков, свилеватости и пр. дает повыше-
ние удельной работы разрушения при ударном скалывании. Как
видно из сравнения табл. 5 и 8, между временным сопротивлением
скалыванию при статическом испытании и удельной работой ска-
лывания при динамическом испытании связи не имеется. Точно
так же не дают взаимной связи результаты динамических испы-
таний скалыванием и изгибом (сравн. табл. 7 и 8).
Стремление сократить число величин, характеризующих физи-
ческие и механические свойства материалов, направляло всегда
внимание исследователей к изысканию зависимости межцу этими
характеристиками. Для дерева точно так же неоднократно пред-
лагались эмпирические формулы таких же функциональных зави-
симостей. Как известно, из таких попыток, основанных на базе
большего или меньшего объема численных результатов испытания
дерева, формулы эти
весьма отдаленно от-
вечают действитель-
ности. Более близкая
07 связь наблюдается
Г" _ ^ „ только между неко-
Фиг. 5. Сравнительный график для временного ТПТШ11И Нянино
сопротивления сжатию поперек волокон в тан- *"!»"««■ дсдадичс-
генциальном направлении. СКИМИ Характеристи-
ками дерева и его
удельным весом и влажностью. Для отдельных пород дерева такие за-
висимости на основании большого материала опытов, произведенных
Бауманом в Штутгартской лаборатории, даны им в виде графиков
в его известной работе о дереве. Точно так же предложены формулы
связи для целого комплекса древесных пород, как например фор-
мула связи между временным сопротивлением сжатию и удельным
весом древесины i?=1000 V—100 кг1см2, Баушингера для не-
мецких или формула Келлера для американских древесных пород.
Результат испытаний представлены в виде сравнительного гра-
фика на фиг. 5 для временного сопротивления сжатию поперек во-
локон в тангенциальном направлении, фиг. 6 — для временного со-
противления сжатию поперек волокон в радиальном направлении,
фиг. 7—для временного сопротивления на разрыв вдоль волокон;
фиг. 8 — для временного сопротивления скалыванию вдоль волокон
по тангенциальной плоскости; фиг. 9—для временного сопротивления
при изгибе в радиальном направлении; фиг. 10 — для временного
сопротивления сжатию вдоль волокон; фиг. 11 — для удельной ра-
боты излома при радиальном ударе; фиг. 12 — для удельной ра-
боты излома при тангенциальном ударе; фиг. 13—для удельной
работы при ударном скалывании и наконец фиг. 14 — для отно-
шения предела долговременного сопротивления к временному сопро-
тивлению при изгибе, выраженного в процентах.
20

Фиг. 6. Сравнительный график для временного сопротивле-
ния сжатию поперек волокон в радиальном направлении.
Фиг. 10.
Фиг. 7—10. Сравнительные графики.
Фиг, 7—для временного сопротивления на разрыв вдоль волокон. Фаг. 8 — для временного сопротивле-
ния скалыванию вдоль волокон в тангенциальной плоснобтн. Фиг. 9—для временного сопротивлении при
илгнбв в радиальной направлении. Фиг. 10 — для временного сопротивления сжатию вдоль волокон.
21

Подученные механические характеристики испытанных древес-
ных пород представлены в порядке их удельных весов. Из общего
взгляда на эти графики видно, что временное сопротивление
сжатию в любом направлении действующей силы, временное сопро-
тивление при растяжении, временное сопротивление при изгибе
Фиг. И и 12. Сравнительные графики.
Фиг. 11—для удельной работы излома при радпальвом ударе. Фяг. 12 — для удельной
работы излома при тангенциальной ударе.
и наконец временное сопротивление скалыванию дерева расту!
с ростом его удельного веса; наоборот, динамические характери-
стики дерева, как удельная работа ударного скалывания и удель-
ная работа ударного изгиба, не зависят от удельного веса древе-
Фиг. 13, Сравнительный график для удельной работы при
ударном скалывании.
сины, точно так же не зависит от него предел длительного сопро-
тивления, о которой будет речь ниже. Как видно из графиков,
наиболее спокойный контур дает график для временного сопротив-
ления сжатию поперек волокон как в тангенциальном, так и в радиаль-
92
Фиг. 11
Фпг. 12

ном направлении действия силы (фиг. 5 и 6); уже более неспокойный
контур отмечается для временного сопротивления сжатию вдоль воло-
кон (фиг. 10), что же касается временного сопротивления растяжению,
изгибу и скалыванию, то контур этих графиков показывает, что
изыскание зависимостей между ними и удельным весом дерева не
имеет никакого практического значения. На основании результатов
испытаний зависимость между временным сопротивлением сжатию
поперек волокон в радиальном направлении и удельным весом
дерева может быть представлена
линейной функцией: R = 4,3 V—
—1,3 кг/мм2 с наибольшим уклоне-
нием теоретического значения по
этой формуле для клена на 27,4%
по сравнению с опытным значением.
Зависимость между временным сопро-
тивлением сжатию поперек волокон
в тангенциальном направлении и
удельным весом дерева может быть
представлена линейной функцией
R = 3,551/— 1,07 кг/мм2 с наиболь-
шим уклонением теоретического зна-
чения по этой формуле для клена на
27,2% от опытного значения. Зави-
симость между временным сопроти-
влением сжатию вдоль волокон и
удельным весом дерева может быть
также представлена линейной функ-
цией R = 5,75 V—j- 1,5 кг!мм2 с наи-
большим уклонением теоретического
значения по этой формуле для дуба
и ясеня на 29,2% опытного значе-
ния. Что касается временного сопро-
тивления изгибу, разрыву и скалы-
ванию, то, как говорилось выше, нахо-
ждение функциональной зависимости
между этими величинами и удельным
весом не может представлять прак-
тического интереса, так как и при
криволинейной и при линейной функциональной связях уклонения
опытнух результатов от теоретических могут достигать величины до
60%. Нужно сказать, что приведенные нами формулы имеют только
ориентировочное значение не только вследствие того, что они дают
большие уклонения от опытных данных, но также и потому, что для
каждой испытанной породы дерева взята только одна разновидность
с указанными выше механическими характеристиками, что диктова-
лось конечно теми узкими целями, которые поставлены в заголовке
23
Фиг. 14. Сравнительный гра-
фик отношения предела долго-
временного сопротивления к
временному сопротивлению
при изгибе в процентах.

этой заметки. Рассматривая внимательно вышеприведенные графики,
можно притти к заключению, что ясно выраженных зависимостей между
механическими характеристиками друг с другом также не замечается.
4. ПРЕДЕЛ ДОЛГОВРЕМЕННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
ДЕРЕВА.
Главной задачей этой работы является определение предела долго-
временного сопротивления. За отсутствием испытательных машин,
аоторые могли бы держать нагрузку в течение продолжительного
Фиг. 15. Установка для испытания образцов на про-
должительный изгиб.
времени, опыты должны были быть произведены под действием
непосредственной нагрузки. Так как долговременное сжатие или
растяжение требовало также изготовления большого числа специаль-
ных приборов, то в наших опытах пришлось ограничиваться
определением предела длительного сопротивления из сравнительно
24

простых и легко осуществимых опытов на изгиб. Опыты на долго-
временное сжатие и растяжение предполагается произвести в даль-
нейшем. В опытах на долговременный изгиб применялись те же
образцы, что и при обычном изгибе 15X15X350 мм. Бруски
иснытывались как свободно лежащие на двух опорах балки с про-
летом в 300 мм и сосредоточенным грузом по середине пролета.
Груз прикладывался во всех случаях по радиусу годовых колец.
Вид установки на десять образцов представлен на фиг. 15.
Две двутавровые балки № 40 стянуты между собою болтами
с раапорными трубами и поставлены на два бетонных фундамента.
На верхних горизонтальных полках двутавров уложено по одному
Фиг. 16. Кривая долговременного сопротивления для
граба.
уголку на расстоянии 300 мм друг от друга. Угвлки закреплены
болтами на двутаврах. Ребра уголков служат опорами испытуемых
брусков. Нагрузка передается на образец при помощи состав-
ной штанги, состоящей из серьги, опертой на брусок, и стержняг
шарнирно прикрепленного к серьге, на конце которого подвеши-
ваются грузы. Во время испытания ежедневно измерялся валико-
вым прогибомером по середине пролета бруска ег§ прогиб. Предел
длительного сопротивления определялся для каждой породы дерева
испытанием серии из 12 и больше образцов. По условному времен-
ному сопротивлению при изгибе определялась нагрузка образца так,
чтобы бруски испытуемой серии подвергались разному и постепенна
усиливающемуся от бруска к бруску условному максимальному напря-
жению, составляющему некоторую долю временного сопротивления.
25

Образцы, подвергнутые напряжению меньше временного сопротив-
ления, разрушались через больший или меньший промежуток
Фиг. 17. Кривая долговременного сопротивления для
осины.
Фиг. 18. Кривая долговременного сопротивления
для едп.
времени. Для каждого сломавшегося образца отмечался этот про-
межуток времени до разрушения образца. Для каждой из испытан-
ие

ных серий образцов по крайней мере от 1 до 3 образцов подвер-
гались такой нагрузке, при которой разрушение происходило
Фиг. 19. Кривая для длительного сопротивления для
ольхи.
Фиг. 20. Кривая длительного сопротивления для
ясеня.
больше, чем через 6—7 месяцев. По результатам испытания для
каждой породы дерева строился график в координата^ напряже-
ния и числа дней до разрушения под долговременной нагрузкой.
27

Т5о
Фиг. 21. Кривая длительного сопротивления для дуба.
всех пород дерева кривые представлены на фиг. 16 для граба,
на фиг. 17 для осины, на фиг. 18 для ели, на фиг. 19 для ольхи,
на фиг. 20 для ясеня, на фиг. 21 для дуба, на фиг. 22 для липы,
на фиг. 23 для сосны, на фиг. 24 для спруса, на фиг. 25 для
береки, на фиг. 26 для березы, на фиг. 27 для клена. Кривые
как видно из фиг. 16—27, имеют асимптотический характер и
асимптоты этих кривых отстают от оси ординат на отрезок, по
величине равный пределу долговременного сопротивления. Эту
кривую, дающую срок службы образца под долговременной нагруз-
кой в зависимости от напряжения, вызванного этой нагрузкой,
можно было бы назвать кривой долговременного сопротивления.
Уравнение кривой долговременного сопротивления нами предла-
гается в форме n = a-\-bc-ct, где п — напряжение древесины
28
На таком графике для каждого сломанного образца наносилась
точка, для чего по оси ординат откладывалось условное максималь-
ное напряжение при изгибе, которое действовало в образце, а по
оси абсцисс — число дней до разрушения образца. У каждой
точки на графике указывалось действовавшее в образце макси-
мальное условное напряжение при изгибе в процентах от времен-
ного сопротивления. Для точек, которые не поместились на графике,
сделаны выноски в виде стрелок с указанием вдоль стрелки числа
дней до излома образца.
По полученным из опыта точкам на графике наносилась глав-
ная кривая, менее всего уклоняющаяся от них. Полученные для

бруска, t интервал времени от начального момента нагрузки до
момента излома образца, оба же постоянные коэфициента а и Ъ
Фиг. 22. Кривая длительного сопротивления для
липы.
Фиг. 23. Кривая длительного сопротивления для
сосны.
при данной форме функций имеют механический смысл, а имение
коэфициент а по величине равен пределу долговременного сопро-
29

тивления, а коэфициент Ъ есть тот интервал напряжений, начиная
от предела долговременного сопротивления, в пределах которого
безусловно произойдет разрушение образца, или, иначе говоря,
Фиг. 24. Кривая длительного сопротивления для
спруса.
Фиг. 25. Кривая длительного сопротивления для
береки.
есть разность между временным сопротивлением и пределам
долговременного сопротивления древесины. Что касается значения
самого предела долговременного сопротивления, то его можно опре-
делить графически или аналитически.
30

Аналитическое определение предела долговременного сопротив-
ления довольно кропотливо; для этого пришлось бы, задавшись
вышеуказанной формой функции, определить коэфициенты а, & и
с из условия минимума суммы квадратов отклонений опытных
данных, и тогда коэфициент а даст предел долговременного сопро-
тивления. Мы пользовались графическим методом определения
предела долговременного сопротивления, построив асимптоты к
начерченным кривым долговременного сопротивления. Результаты
испытания указаны в табл. 9.
Сравнительный график приведен на фиг. 14.
Как видно из таблицы 9, предел долговременного сопротивления
для древесных пород колеблется в пределах от 47,0 до 80,5% от
Фиг. 2В. Кривая длительного сопротивления для
березы.
временного сопротивления. Обращает на себя внимание очень
низкое значение предела длительного сопротивления для граба.
Как видно из фиг. 14, предел долговременного сопротивления от
удельного веса древесины не зависит и не находится, повидимому,
в зависимости и от других механических характеристик дерева.
Можно ожидать, что на значение предела длительного сопротивле-
ния, как и для других механических характеристик дерева, боль-
шое влияние должна иметь влажность дерева. Для выяснения
этого обстоятельства было произведено ориентировочное испытание
на долговременную нагрузку нескольких сосновых брусков из сырых
досок влажностью в 17%, большей, чем в предыдущих испытаниях.,
31

Оказалось, что даже при напряжении в 65,2% от временного
сопротивления, брусок сломался через 2 месяца, в то время как
для сосны, применявшейся в наших опытах с влажностью в 10,67%,
Фиг. 27. Кривая длительного сопротивления для
клена.
мы получили предел долговременного сопротивления, равный
80,5% от временного. Таким образом действительно сказывается
весьма сильное влияние влажности на предел долговременного
ЛПТТПГУП/ГТ* ТГАРПУСТ
Таблица 9
| I Предел долговре-1 ПРедел Д°лговРе-1
1 | f " « у менного сопроти-1
} Порода (менного сопроти- вленияв%отвре-1
вления кг/см' менного сопроти-
I II вления I
Граб I 6,8 47,0
Клен 8,55 70,0
Ясень 7,0 74,0
Осина I 6,2 65,5
Спрус I 5,4 64,8
Липа А 5/2 57,0
Сосна А 4,9 ] 80,5
Дуб I 6,8 J 80,0
Ольха I 7,1 ; 72,0
Береза I 7,5 } 72,5
Ель 4,1 , 74,8
Берека 7,0 \ 72,3

Рассматривая полученные кривые долговременного сопротивле-
ния, можно заметить значительно большую разбросанность опыт-
ных точек в начале кривой, чем на остальном ее протяжении.
Меньшее отклонение опытных точек от кривой долговременного
сопротивления на асимптотической ветви ее объясняется естест-
венным механическим отбором испытанных брусков, при котором
более слабые по древесине бруски ломаются раньше и этим дают
большую разбросанность точек в начале кривой длительного сопро-
тивления.
Это обстоятельство указывает еще на то, что определение
таким образом по асимптоте предела долговременного сопротив-
ления характеризует более стойкую часть испытаний древесины.
В действительности же для всей древесины предел долговре-
менного сопротивления должен иметь несколько более низкое
значение.
Сравнивая наши диаграммы долговременного сопротивления
с диаграммой, которую дает О. Графф для испытанной им сосны,
бросается в глаза значительно меньшая разбросанность наших
опытных точек на асимптотической части кривой, чем это имеет
место у О. Граффа. Нам кажется, объяснение этого факта нужно
искать в том, что в наших испытаниях, во-первых, был взят более
однородный материал, было обращено большое внимание на пра-
вильное изготовление образцов в смысле действительно радиаль-
ного направления действующей силы по отношению к годовым'
слоям дерева н исключались образцы, в которых особенно резко
выявлялось перерезывание волокон при изготовлении образца. Не-
одинаковое расположение годовых колец в сечении бруска по*
отношению к напряжению действующей силы, а также перерезыва-
ние волокон очень сильно влияют на результаты испытаний,
являясь причиной появления случайных точек на диаграмме.
Большое значение имеет также наличие разных пороков древесины
в испытуемых образцах, как например суковатость. Образцы
с наличием сучков в древесине в противоположность с опытами
О. Граффа нами исключались, так как выяснение влияния и дру-
гих пороков дерева может быть предметом отдельного испытания.
Следующее обстоятельство, влекущее расхождение наших опытов
с опытами О. Граффа, состоите том, что в опытах 0. Граффа
предел долговременного сопротивления определялся в значительна
более кратком интервале времени, от одного до двух месяцев, где
и у нас замечается большая разбросанность опытных точек вслед-
ствие естественного механического отбора образцов. Что касается
характера разрушения образцов при долговременном изгибе, то
картина его в общем не отличается от той, которая получается
при обыкновенных испытаниях на изгиб, разве что в первом
случае замечается несколько большее развитие в изломе сжатой
зоны образца.
3 Сопротивление дерева-
33

Большее развитие сжатой зоны образца при долговременном
изгибе подтверждается также наблюдениями над развитием скла-
дов в этой зоне за весь период деформации образца. Вначале
при нагрузке образца складок часто не бывает вовсе, появляются
они только через больший или меньший промежуток времени,
продолжая с течением времени все больше развиваться по высоте
образца, достигая размеров, которые могут превысить половину
высоты образца. При достижении наибольшего развития складок
разрушение образца еще не получается, и образец в течение
еще долгого времени продолжает нести нагрузку без нарастания
складок. Конечно для более полного выяснения процесса разруше-
ния при долговременном изгибе, так же как и при обычном
изгибе, необходимо провести испытание долговременного сжатия
и долговременного растяжения дерева, что, как говорилось выше,
явится предметом дальнейших исследований.
На некоторых образцах, которые не удалось сломать под дей-
ствием долговременной нагрузки, нам удалось наблюдать явление
последействия при изгибе дерева: после разгрузки образца изме-
рялся остаточный угол, полученный образцом под действием долго-
временной нагрузки. Измерение угла изгиба в дальнейшем пока-
зывает, что он уменьшается. Это распрямление бруска продолжается
в течение очень большого периода времени. При том грубом изме-
рении угла, которое применялось нами, уменьшение угла удавалось
фиксировать в течение еще 3 месяцев, причем угол в продолжение
этого времени уменьшался приблизительно на 40% по сравнению
с первоначальным.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ ДЕФОРМАЦИИ
ПРИ ДОЛГОВРЕМЕННОЙ НАГРУЗКЕ.
Второй задачей наших испытаний, как говорилось выше, явля-
лось исследование процесса деформации во времени, при долго-
временном изгибе. Для этой цели за весь интервал времени изгиба
от момента нагрузки образца до момента излома его производи-
лось ежедневное измерение прогиба образца. По данным измерений
строилась диаграмма прогиба во времени. По оси ординат откла-
дывался прогиб в миллиметрах, по оси абсцисс — время в днях.
Образцы таких диаграмм приведены на фиг. 28 для березы, на
фиг. 29 — для ели, на фиг. 30 — для дуба, на фиг. 31 —для спруса.
Как видно из диаграмм, весь процесс деформации во времени может
быть разбит на три периода. В первом периоде диаграмма изгиба
имеет вид выпуклой квбрху кривой. В этом периоде скорость
деформации непрерывно изменяется; все время уменьшаясь, она
приближается к некоторому постоянному значению. Продолжитель-
ность этого периода по установившейся деформации различна, она
34

тем больше, чем меньше действующее в бруске напряжение, достигая
интервала времени приблизительно в 10 дней. Второй период дефор-
мации, изображаемый на диаграмме прямой линией, характери-
зуется тем, что процесс деформации протекает при некоторой
установившейся постоянной скорости. Эта установившаяся скорость
второго периода деформации меняется с изменением действующего
в образце напряжения. В третьем периоде деформации диаграмма
изгиба во времени имеет вид вогнутой кривой, которая заканчи-
Фиг. 28. Диаграмма прогиба во
времени для березы.
Фиг. 29. Диаграмма прогиба во
времени для ели.
вается моментом изюма образца. Вид этой части диаграммы
указывает на то, что перед изломом образца скорость деформации
начинает непрерывно расти, и процесс разрушения, протекая
постепенно, растягивается в интервале времени до десяти дней,
иногда и больше. Промежуток времени, занимаемый в жизни
образца вторым периодом деформации с установившейся скоростью
деформации, значительно превосходит зсе остальные, и им факти-
чески определяется срок службы образца. Установившуюся скорость
деформации второго периода весьма вероятно можно рассматри-
вать как скорость пластической деформации, присущую материалу
при данном напряжении, действующем в нем.
Так как предел долговременного сопротивления можно опреде-
лить так же, как напряжение, при котором установившаяся ско-
3*
35

рость пластической деформации (во втором периоде деформации)
равна нулю, то интересно было бы определить форму функцио-
нальной зависимости между действующим в образце напряжением
и характерной для этого напряжения установившейся скоростью
пластической деформации. При простой функциональной связи
между этими величинами можно бы дать более быстро ведущий
к цели метод определения предела долговременного сопротивления,
что при продолжительности долговременного испытания могло бы
иметь большое значение.
Воспользовавшись данными измерений прогибов во времени
при разных напряжениях, мы определили для каждого из напря-
Фиг. 30. Диаграмма во времени Фиг. 31. Диаграмма прогиба во
для дуба. времени для cnpyfca.
жений соответствующие установившиеся скорости пластической
деформации. По этим напряжениям и установившимся скоростям
пластической деформации были построены для сосны и липы
диаграммы зависимостей между этими величинами (см. нижние
части фиг. 32 и 33). По оси ординат откладывалось действовавшее
в образце напряжение в процентах от временного сопротивления,
по оси абсцисс откладывалась соответствующая установившаяся
скорость пластической деформации. Как видно из диаграммы,
полученные точки очень хорошо укладываются на прямой линии,
и таким образом вышеуказанная функциональная зависимость
36

яесьма проста. Между установившейся скоростью пластической
деформации и действующим в образце напряжением имеет место
линейная связь. Нужно сказать, что при разбросанности опытных
точек в кривой долговременного сопротивления имеет мести
такая же разбросанность точек в диаграмме установившихся ско-
ростей пластической деформации. Разбросанность эта обыкновенно
больше при больших скоростях пластической деформации. Для
таких однородных материалов, как металлы, можно ожидать,
что разбросанность точек будет минимальной. Исходя из ли-
нейной связи между напряжением и скоростью деформации, пред-
лагается ускоренный метод определения предела долговременного
сопротивления- Метод состоит в следующем: по опытным данным
строится диаграмма установившихся скоростей пластических де-
формаций в функции напряжения в виде прямой линии; продол-
Фиг. У2. Диаграмма зависимости между скоростью пластической
деформации и напряжениями л сосне.
жая эту прямую до пересечения с осью ординат, получаем на оси
ординат отрезок, представляющий то напряжение, при котором
установившаяся скорость пластических деформаций равна нулю,
т. е. получаем предел долговременного сопротивления. Для неодно-
родных материалов достаточно произвести испытание с числом
образцов до десяти, для однородных материалов достаточно будет
и четырех образцов. Этот метод определения предела долговремен-
ного сопротивления действительно будет ускоренным по сравнению
с долговременными испытаниями, так как в нем не требуется до-
водить испытуемые образцы до разрушения, а достаточно выдержать
их под нагрузкой в течение такого промежутка времени, который
даст возможность с достаточной точностью зафиксировать прямо-
линейный участок диаграммы прогибов в функции времени и таким
образом даст возможность определить установившуюся скорость
37

пластической деформации. Такое ускоренное определение предела
долговременного сопротивления дано нами па фиг. 32 и 33 для
сосны и липы. Как видно, полученные по ускоренному методу зна-
чения предела долговременного сопротивления для сосны в 8J,G%
и липы в 57,2% от временного conpoTHBiemm весьма мало отли-
чаются от значений предела долговременного сопротивления, опре-
деленных из долговременных испытаний для сосны в 80,5% и для
липы в 57,0% от временного сопротивления.
Так как скорость пластической деформации при долговременных
испытаниях находится в линейной зависимости от действующего
в образце напряжения, можно было бы ожидать, что при тех зна-
чительно более высоких принудительных скоростях деформаций,
которые имеют место в обычных испытаниях на изгиб, значение
временного сопротивления должно быть повышенным пропордио-
Фиг. 33. Диаграмма зависимости между скоростью пластической
деформации и напряжениями в липе.
нально величине этих принудительных скоростей, а значит повы-
шенным весьма значительно. Как видно из табл. 9 значений
предела длительного сопротивления, это обстоятельство в действи-
тельности не имеет места. Сравнительно небольшая разница между
пределом длительного сопротивления и временным сопротивлением
при изгибе может быть объяснена только тем, что при высоких
принудительных скоростях деформации часть пластической дефор-
мации, возможной в естественных условиях, вероятно не происхо-
дит, а значит и прогибы при изломе в обычных условиях изгиба
должны быть меньше прогибов при изломе под действием долго-
временной нагрузки, так как пластические возможности материала
при высоких скоростях деформации используются только частично.
Чтобы проверить вышеприведенное рассуждение для двух пород
38

дерева (сосны и липы), у которых согласно фиг. 32 и 33 в асимп-
тотической ветви кривой долговременного сопротивления опыт-
ные точки менее всего разбросаны, были построены кривые про-
гибов во времени ири различных напряжениях (для сосны фиг. 32
и для лиаы фиг. 33). Точки, соответствующие моменту излома
образца этих кривых, соединены плавной штрих-пунктирной линией.
Штрих-пунктирная линия начинается в точке, соответствующей
прогибу образца при обычном изломе, дальше она в виде выпуклой
вотки поднимается кверху, достигая максимума, после чего в виде
вогнутой ветви асимптотически приближается к. прямой, прове-
денной через начало кривой. Таким образом согласно штрих-
пунктирной линии прогибы при долговременном изгибе действи-
тельно больше прогибов при обычном изгибе. Прогибы при долго-
временной пагрузко сначала с ростом напряжения растут, пря
каком-то напряжении достигают максимума и с дальнейшим ростом
напряжения начинают падать, оставаясь однако всегда выше про-
гибов при обычном изгибе,
ВЫВОДЫ
В данной работе даны результаты испытаний TJ древесных
пород, растущих в нашем Союзе: дуба, ясеня, граба, клена, липы,
осины, ольхи, березы, береки, сосны, ели и спруса.
Предварительно приведены физико-механические характери-
стики этих древесных пород, а именно: удельный вес, влажность,
количество годовых слоев на длине 1 гм9 отношение ширины
зимних слоев к ширине летних, временное сопротивление сжатию
разрыву, скалыванию и изгибу, а также удельная работа излома
при ударном изгибе и ударном скалывании. На основании резуль-
татов этих испытаний дана ориентировочная зависимость между
механическими характеристиками древесины и ее удельным весом.
Дальше для всех испытанных пород дана величина предела про-
должительного сопротивления дерева на основании длительных
испытаний. Установлено, что между пределом продолжительного
сопротивления и другими механическими характеристиками связи
не существует. Установлено такжэ большое влияние влажности
на предел долговременного сопротивления дерева.
Исследуется закон деформации во времени под влиянием по-
стоянной нагрузки.
Установлена линейная связь между установившейся скоростью
пластической деформации и действительным напряжением.
Дается ускоренный метод определения предела долговрвмеа-
ного сопротивления.

Редактор Б. А. Шебуев Техн. редактор Е- Д. Гракоеа
Сдано в набор 1/11 1934 г. Подо, к печати 29/1V 1934 г.
Бумага 82Х110'/Я8 Объем 2'2 п. л. Кол. зн. в! п. л. 48000
Ленгорлит № 5200 Тираж 2000 экз. № 529
Инд. С-21-5-4 Зак. М 902
Типография «Советский Печатник», Ленинград, Моховая, 40