§ 2. Механические свойства

Механические свойства характеризуют поведение материалов под действием механических напряжений. Например, древесина под воздействием этих напряжений может растягиваться, сжиматься, изгибаться, скручиваться или срезаться (скалываться).

К механическим свойствам относятся прочность, истираемость, упругость, твердость, а также сопротивляемость выдергиванию гвоздей или шурупов и раскалыванию (для древесины ).

Прочность — свойство твердых тел сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок. В зависимости от направления нагрузки определяют предел прочности (МПа) материала на сжатие, растяжение, изгиб (рис. 4). Прочность древесины вдоль волокон, поперек волокон и по разным направлениям к годичным слоям не одинакова. Сцепление волокон древесины по длине ствола значительно больше, чем сцепление по тангентальному направлению. Особенно мало сцепление волокон древесины по радиальному направлению. Древесина хорошо сопротивляется сжатию — смятию вдоль волокон (рис. 4, а) и изгибу (рис. 4, в), слабо сопротивляется сжатию и смятию поперек волокон (рис. 4, б), местному смятию поперек волокон (рис. 4, г) и скалыванию вдоль волокон (рис. 4, д). Если прочность сосновой и еловой древесины на сжатие и смятие вдоль волокон, а также на изгиб принять за 100 %., то прочность на сжатие поперек волокон составит 15%, на смятие поперек волокон — 25...35 % и на скалывание вдоль волокон — 10...20 %. Особенно мала прочность древесины на скалывание поперек волокон — 3...5 %.

Рис. 4. Испытание прочности древесины: о — на сжатие и смятие вдоль волокон, б — то же, поперек волокон, в — на изгиб, г — на местное смятие поперек волокон, д — на скалывание вдоль волокон, е — то' же, поперек волокон

Прочность разных пород древесины зависит также от ее влажности и возраста; древесина молодых деревьев имеет значительно меньшую прочность, чем у взрослых деревьев, а при увеличении влажности прочность может уменьшиться почти вдвое.

Деформативностью называется изменение формы и размеров материалов под действием внешних сил (нагрузки, влажности, температуры). Если после снятия нагрузки деформация материала остается, она называется остаточной.

Упругость — свойство тела (материала) сопротивляться изменению его объема и формы под воздействием механических напряжений от нагрузок и восстанавливать свои объем и форму после снятия нагрузок. Древесина — упругий материал, устойчивый к деформации. Она выдерживает большие нагрузки без изменения формы и размеров. Изделия из древесины не теряют первоначального вида при эксплуатации в течение 20...25 лет.

Пластичность — способность материала под действием  нагрузки изменять свою форму и без признаков разрушения полностью сохранять полученную форму после снятия нагрузки. На этом свойстве основано тиснение и гнутье древесины. Пластичность древесины зависит от степени ее влажности и возраста (молодая и влажная древесина обладает большей пластичностью).

Истираемость — способность материала сопротивляться воздействию истирающих усилий (разрушению под действием трения). Важное значение для линолеумов и синтетических плиток имеет стойкость материалов к истиранию, так как толщина безподосновного линолеума 1,2...2 мм. Истираемость паркета, линолеума и синтетических плиток определяют в лабораторных условиях на машинах Шоппера и Грассели, а покрытий полов из текстильных синтетических ковров — на машинах МИВ-2 и ВНИИК.

Сопротивление удару — способность материала сопротивляться ударным воздействиям. Таким воздействиям подвергаются материалы в конструкциях полов.

Твердость — свойство материала сопротивляться проникновению в него более твердых тел. Чем плотнее древесина, тем больше ее твердость. Наибольшей твердостью отличается древесина самшита, граба, дуба, ясеня, бука, клена; древесина сибирского кедра, ели, липы и пихты обладает меньшей твердостью.

Ценным механическим свойством древесины является ее способность оказывать сопротивление выдергиванию гвоздей и шурупов. Его величина зависит от твердости породы древесины и направления движения гвоздя или шурупа по отношению к ее волокнам. Сопротивление уменьшается, когда гвоздь забивают вдоль волокон, и увеличивается, когда его забивают поперек волокон. Для выдергивания гвоздя из древесины граба плотностью 780 кг/м³ требуется в 4 раза большее усилие по сравнению с древесиной сосны, плотность которой 440 кг/м³. Сопротивление выдергиванию гвоздей и шурупов, забитых во влажную древесину, снижается при последующем ее высыхании.

Сопротивление раскалыванию — способность древесины сопротивляться разделению вдоль волокон. По характеру это разрушение близко к разрушению при растяжении древесины поперек волокон. У хвойных пород сопротивление раскалыванию по плоскости тангентального разреза меньше, чем по радиальной плоскости. У лиственных пород из-за влияния сердцевинных лучей, наоборот, сопротивление раскалыванию по радиальной плоскости ниже, чем по тангентальной.