فصل نهم مقاومت چوب در برابر فشار

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "فصل نهم مقاومت چوب در برابر فشار"

Ἰάειρος Λούπης
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 فصل نهم مقاومت چوب در برابر فشار 139

2 بار اعمال شده به پایههای میز و صندلی ستونهای خانههای چوبی و سایر موارد مشابه موازی جهت الیاف و در زیرسریها بعضی قیدهای مبلمان تراورس های راه ا هن و... عمود بر الیاف است به همین دلیل نیز مطالعه و اندازهگیری مقاومت در برابر فشار موازی الیاف و عمود بر الیاف چوب یكی از مباحث مهم مكانیک چوب است. مقاومت فشار موازی الیاف حدود 5 % مقاومت کششی چوب در همین جهت است که البته این رابطه متغیر و به رطوبت چوب بستگی دارد. شكسته شدن چوب قرار گرفته تحت فشار موازی الیاف معمولا در اثر خمیده شدن کمانش و جدا شدن الیاف از کنار یكدیگر است در این فصل این شكل شكست با استفاده از اشكال متعددی نشان داده شده است. پيش ا زمون 1 -کدامیک از قطعات چوبی زیر در معرض فشار موازی الیاف قرار دارند الف) زبانه اتصال دهنده قید صندلی به پایه ب) پایه میز ناهار خوری پ) صفحه میز تلویزیون ت) پشتبند کابینت ا شپزخانه -بهنظرشمامقاومتفشارموازیالیافباافزایشطولچوبچهتغییریمیکند توضیحدهید خاصیتالاستیک (فنری)چوبدرحالتفشارنسبتبهکشش... میباشد. - مقاومت چوب در حالت فشار موازی الیاف نسبت به فشار عمود بر الیاف... است الف) بیشتر است. ب) کمتر است. پ) مساوی میباشد. 5- سازههای چوبی پیرامون خود را بررسی و سه مورد از مواردی که چوب در معرض فشار عمود بر الیاف قرار دارد را بنویسید شكل 9-1 تصاویری از سازههای چوبی که اجزایی از ا نها در معرض فشار موازی یا عمود بر الیاف هستند میباشد در هر شكل این اجزا را همراه با ذکر نوع فشار (عمود یا موازی بر الیاف) مشخص نمایید. 1

3 شکل 9-1 )ب( شکل 9-1 )الف( شکل 9-1 )ت( شکل 9-1 )پ( شکل 9-1 )ج( شکل 9-1 )ث( شکل 9-1 )ح( شکل 9-1 )چ(

4 شکل 9-1 )د( شکل 9-1 )خ( شکل 9-1 )ر( شکل 9-1 )ذ( شکل 9-1 )ژ( شکل 9-1 )ز( شما نیز سازه های چوبی موجود در محیط خانه یا مدرسه را بررسی و اجزا فشار موازی و یا عمود بر الیاف را مانند نمونه نام برده و ترسیم نمایید. 1

5 مثال قید بلند نیمكت 3 نفره این قید در محل های مشخص شده تحت فشار عمود بر الیاف بوده و پایه های ا ن تحت فشار موازی الیاف قرار دارند

6 مسي له 9-1 جدول 9-1 حاوی اطلاعات حاصل از ا زمایش مقاومت فشار موازی الیاف تعدادی از گونه های چوبی داخلی (ایرانی) می باشد مقاومت (تنش) مربوط به هر گونه را محاسبه و جدول را کامل نمایید. جدول 9-1 حداكثر نيروى وارد شده )N( مقاومت )تنش( بر حسب Mpa گونه چوبى سطح مقطع ( )mm 1 نمونه شماره 1 ممرز 33 5 نمونه شماره 1 راش 35 5 نمونه شماره 1 نوي ل 3 7 نمونه شماره 1 چنار 7 7 نمونه شماره 1 صنوبر نمونه شماره ممرز 31 5 نمونه شماره راش 35 5 نمونه شماره نوي ل 3 نمونه شماره چنار نمونه شماره صنوبر مثال: مقاومت (تنش) موازی الیاف نمونه شماره 1 ممرز: F = N A = 1mm p ( σ ) =? P F P ( σ) = A N P ( σ) = = 9 / 1 1 pa = 9 / 31 1mm Mpa

7 سي وال 9-1 در شكل 9- الف تا چ نمونه های شكسته شده با ضریب = 1 L/A و ح تا ژ نمونه های شكسته شده با ضریب = L/A (اندازه استاندارد) پس از ا زمایش فشار موازی الیاف نشان داده شده اند چگونه شكسته شدن هرنمونه را در مقابل شكل مربوطبه ا نبه طور خلاصه توضیح دهید. شکل 9- )الف( شکل 9- )ب( شکل 9- )پ( شکل 9- )ت( شکل 9- )اث( شکل 9- )ج( شکل 9- )چ( اين ضريب در كتاب درسى خواص فيزيکى و مکانيکى چوب توضيح داده شده است. 15

8 شکل 9- )ح( شکل 9- )خ( شکل 9- )د( شکل 9- )ذ( شکل 9- )ر( شکل 9- )ز( شکل 9- )ژ(

9 سي وال 9- در (شكل 9-3) پیوندهای بین مولكول های گلوکز (-3) و هم چنین پیوندهای بین زنجیرهای سلولز (- و 3-) نشان داده شده است. با توجه به ضعیف بودن پیوند بین زنجیرها نسبت به پیوند بین مولكول ها توضیح دهید چرا مقاومت چوب در برابر کشش بیشتر از فشار (در حالت موازی الیاف) است. شکل تحقيق در منزل مقاومت فشار موازی الیاف تعدادی از گونه های چوبی پهن برگ و سوزنی برگ را با مقاومت کشش موازی الیاف ا ن ها مانند نمونه نوشته شده مقایسه و جدول 9- را کامل کنید. برای انجام این مقایسه می توانید از پاسخ مساي ل این فصل فصل قبل جدول مقاومت های چوب در فصل ا خر کتاب درسی خود و یا اطلاعات موجود در اینترنت استفاده کنید. تذكر: با توجه به اینكه چوب ساخته دست طبیعت است عوامل ژنتیكی و اقلیمی و این که نمونه مورد ا زمایش از کدام بخش تنه و یا ساقه بریده شده باشد موجب اختلاف بین مقاومت های چوب های یک گونه می گردد (مثلا ا زمایش خواص مكانیكی چوب دو درخت گردومعمولا یكسان نمی باشد.) بنایراین صحیح ترین شكل مقایسه بین دو مقاومت تهیه نمونه های ا زمایشی از یک قطعه چوب است. در مواردی مشابه این سي وال که امكان برش و ا زمایش نمونه های مورد نیاز از یک قطعه (تنه الوار و...) وجود ندارد می توان به استفاده از سایر اطلاعات اکتفا کرد. 17

10 جدول 9- گونه چوبى مقاومت كششى )Pa( مقاومت فشارى )Pa( نسبت ميان مقاومت كششى و فشارى منبع اخذ شده سرخ چوب 1/7 3 /7 جدول - نوي ل /7 3/9 / جدول - مسي له 9- با استفاده از اطلاعات جدول - مقاومت فشار موازی و عمود بر الیاف گونه های داگلاس فر لاریكس سرخ چوب و نوي ل را در قالب جدول 9-3 مانند نمونه با یكدیگر مقایسه کنید. ا یا اختلاف میان مقاومت فشار موازی الیاف با مقاومت فشار عمود بر الیاف در هر گونه چوبی با دانسیته ا ن گونه دارای رابطه است توضیح دهید. جدول 9-3 گونه چوبى دانسيته مقاومت فشار موازى الياف مقاومت فشار عمودبر الياف نسبت ميان دو مقاومت داگلاس فر 9 5/3 7/ 5/

11 سي وال همراه با جواب با توجه به منحنی زیر به نظر شما چرا در ا زمایش فشارموازی الیاف بعد از نقطه حد تناسب تغییر مكان غیرخطی مشاهده می گردد (ادامه مقاومت نمونه در برابر بار وارد شده) اما در حالت کشش نه زیرا در شكست حاصل از کشش نمونه گسیخته شده و دیگر هیچ ماده ای دربین گیره های دستگاه ا زمایش وجود ندارد که از خود مقاومت نشان دهد ولی در فشار حتی پس از شكست (خمیده شدن الیاف و گسیختگی ا ن ها از کنار یكدیگر) نمونه شكسته شده از خود مقاومت نشان می دهد. بيش تر بدانيم چرا قسمت خطی منحنی تنش-تغییر طول نسبی در کشش طولانی تر از همین بخش در فشار است (منحنی سوال قبل) طولانی تر بودن ناحیه خطی در کشش نسبت به فشار به این معنی است که خواص الاستیک (فنری) چوب در کشش بیشتر است. به بیان دیگر مقدار بار بیشتری و به تبع ا ن تغییر طول به نمونه تحت کشش در محدوده الاستیک نسبت به نمونه تحت فشار می توان وارد کرد. دلایل این امر را می توان مقاومت بالای چوب در کشش و بالا بودن نقطه حد تناسب نسبت به تبع ا ن دانست. 19

12 مسي له 9-3 برای تعیین مقاومت چوب در برابر فشار موازی الیاف با توجه به استاندارد مورد استفاده می توان نمونه هایی به ابعاد 5 5 سانتی متر /5 /5 1 سانتی متر و یا 5 سانتی متر را به کار برد. نمودارهای اشكال زیر حاصل ا زمایش نمونه هایی از گونه های چوبی نوي ل(نمودارشكل 9-) توسكا (نمودار شكل 9-5) چنار (نمودار 9-) راش(نمودارهای 9-7 و 9-) افرا (نمودار 9-9) و بلوط(نمودار 9-1) با ابعاد /5 /5 1 سانتی متر (L/A=) 1 می باشند. الف- مقاومت (تنش) فشار موازی الیاف هر یک از گونه های چوبی را بر اساس نمودار مربوطه محاسبه کنید نمودار 9-5 نمودار F = 5KN = 5N A = /5 /5 = /5 p ( σ ) =? m m m 5N p ( σ) = /5m p = 1 pa = Mpa ( σ) 1- نسبت طول نمونه به كوچكترين بعد سطح مقطع (طول: L ) 15

13 نمودار 9- نمودار نمودار نمودار

14 نمودار 9-1 ب- جدول 9- نشان دهنده ى بخشى از نتايج يك تحقيق مى باشد با توجه به اين جدول نمودار داده شده را تكميل نماييد به نظر شما رابطه بين فشار موازى الياف با دانسيته چگونه مى باشد 73 ( KN ) /3 / /5 / /7 / دانسيته gr cm 3 حداكثر بار وارد شده به نمونه (N) 1 جدول - 9 گونه چوبى دانسيته: ) 3 (gr/cm تحمل دربرابر فشار موازى الياف توسكا 3 / چنار 5 /5 نوي ل 33 /3 راش 517 /3 افرا 379 /5 بلوط 713 / 1- اعداد نشان داده شده در جداول و نمودارهاى بخش مكانيكى اين كتاب تا حدودى فرضى و با مقدار واقعى داراى اختلاف مى باشند. 15

15 مسي له 9- نمودارهای اشكال زیر حاصل ا زمایش فشار موازی الیاف نمونههایی از گونههای چوبی مختلف میباشد. (نمودار 9-11) افرا (نمودار 9-1) بلوط نمودارهای شكل توسكا (نمودارهای 9-1 و 9-15) راش و (نمودار 9-1 ) نوي ل با ابعاد /5 /5 سانتیمتر (L/A=) میباشند. مقاومت (تنش) فشار موازی الیاف هر یک از گونههای چوبی را بر اساس شكل مربوطه محاسبه نمایید. با توجه به نتایج مسي له 9-3 رابطه بین مقاومت فشار موازی الیاف با نسبت L/A راچگونه ارزیابی میکنید نمودار نمودار

16 نمودار نمودار نمودار نمودار

17 سي وال 9-3 دو نمونه چوب چنار به ابعاد /5 /5 1 سانتی متر یكی سالم و یكی دارای گره ای به قطر 1 میلی متر را مورد ا زمایش فشار موازی الیاف قرار می دهیم. بر اساس نتیجه حاصل حداکثر باری که نمونه سالم قبل از شكست تحمل کرده 3 نیوتن و در نمونه گره دار 7 نیوتن است. پس از محاسبه مقاومت (تنش) هریک از این نمونه ها میزان اختلاف بین این دو نتیجه و دلیل این امر را توضیح دهید سي وال همراه با جواب چرا با افزایش ابعاد نمونه ا زمایش از مقدار گفته شده در استاندارد دیگر نمی توان نتایج بدست ا مده را پذیرفت زیرا یكی از اصول ا زمایش خواص مكانیكی نمونه های کوچک چوبی (ا زمایش های گفته شده در این کتاب) بی عیب بودن نمونه است. در نمونه های بزرگ تر چوبی احتمال وجود ناهنجاری بیشتر از نمونه های کوچک است بنابراین نتیجه ا زمایش قابل قبول نمی باشد. اثر معایب (گره کج تاری و...) بر هر مقاومتی را با ضرب کردن نتایج به دست ا مده در ضریب های گفته شده در استاندارد و یا ا زمایش نمونه ها در ابعاد سرویس (به طور مثال ا زمایش مقاومت فشار موازی الیاف یک ستون چوبی) با استفاده از دستگاه های ویژه می توان محاسبه نمود. 155

18 بيش تر بدانيم جدول 9-5 مقایسه مقاومت در برابر فشار موازی الیاف چوب با مواد دیگر جدول مقايسه مقاومت در برابر فشار موازى الياف چوب با مواد ديگر مقاومت در برابر فشار ( )N/mm ماده رديف 5 دوگلاس 1 39 صنوبر 3 كاج زرد 3 7 تا 51 بلوط 3 گردو 5 سرخدار 95 نايلن 7 9 پلى استيرن گرانيت 9 15 مرمر 1 5 شيشه 11 نمونه سي وال امتحان نهايى 1- )مورخ 13/3/5( یک قطعه چوب به ابعاد 3 1 سانتی متر تحت اثر نیروی 3 نیوتن شكسته شده است. مقاومت این چوب در برابر فشار موازی الیاف را به دست ا ورید. F= 3N N A = / 3 / = / 1m P() σ =? c F P() c σ = A 3N N P() c σ = / 1m P ( σ ) = / 33 1 pa c 15

19 - )مورخ 13/3/5( قطعه چوبی با رطوبت 1 درصد و وزن مخصوص gr/cm 3 /75 موجود می باشد. اگر در این حالت 5=I باشد حداکثر مقاومت این چوب در برابر فشار موازی الیاف را محاسبه کنید )مورخ 135/3/( درصورتی که مقاومت به فشار موازی الیاف نمونه چوبی از جنس راش با سطح مقطع 5 5 سانتی متر و طول سانتی متر 37 N/mm باشد حداکثر چند نیوتن نیرو را می تواند تحمل کند A = / 5 / 5 = / 5m P() sd σ ) = 7 37N/mm Nmm = N/m Nm c F =? F P() s c d = A F = F = 9 / 5 1 N / 5m - )مورخ 139/3/( یک قطعه چوب راش با سطح مقطع 5 5 سانتی متر پس از اعمال نیروی موازی الیاف به میزان 5 نیوتن گسیخته می شود حداکثر مقاومت این نمونه در جهت مذکور چه قدر است A = / 5cm / 5cm = / 5m P() s c d =? F= 5N F P() s c d = A 5N P() s c d = / 5m P ( sd ) = / 1 pa = / Mpa c 5- )مورخ 139/3/( نمونه چوبی از گونه راش با ابعاد سطح مقطع 5 5 میلی متر تحت تأثیر نیروی فشار عمود بر الیاف قرار گرفته است در صورتی که حداکثر نیروی وارده 5 نیوتن باشد مقاومت در برابر فشار عمود بر الیاف این قطعه چوب را حساب کنید. A = 5mm 5mm = 5m F= 5N P () sd =? c^ F P c () s ^ d = A 5N P c^() sd = 5mm P c ( s d ^ ) = Mpa 157

20 - نمونه ای از چوب راش با سطح مقطع 5 5 و طول 15 سانتی متر تحت تأثیر نیروی فشار عمود بر الیاف قرار گرفته است چنان چه حداکثر مقاومت در برابر فشار عمود بر الیاف این چوب 1 N/mm باشد نیروی حداکثر را بر حسب نیوتن حساب کنید. A = / 5m / 5m = / 5m F =? P () sd = 1 Nmm= 1 1 Nm c^ F P c () s d = ^ F = N = 35 5KN A F 1 1 = / 5m 15

Σχετικά έγγραφα

روش محاسبه ی توان منابع جریان و منابع ولتاژ

روش محاسبه ی توان منابع جریان و منابع ولتاژ ابتدا شرح کامل محاسبه ی توان منابع جریان: برای محاسبه ی توان منابع جریان نخست باید ولتاژ این عناصر را بدست آوریم و سپس با استفاده از رابطه ی p = v. i توان این