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木材の試験

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木は太古の時代からの建設で使用されているユビキタス材料であります。再生可能エネルギーと持続可能な木は一戸建て住宅の建設とフレーミング パーティションおよびその他の非構造部材、商業・工業の建物で、広く工学で使用される構造材料であります。

自然起源による木ツリーの個々 の種に関連付けられて機械的性質があります。含水率およびその他の変数、たとえば、欠陥の有無。特定のアプリケーション デザイナーは、材料の最大実効性を確保するために材または構造体で予想される荷重を慎重に検討する必要があります。

このビデオでは、異なったタイプの木の材質をテストし、彼らの応力-ひずみ挙動と flectural のパフォーマンスを判断する方法を示します。

木は、幅よりもずっと長く、細長い、ラウンド、または長方形のチューブのような細胞で構成されてあります。内で作られて、微細繊維を用いたいくつかの層がある壁であるセルロース高分子の束。

壁のレイヤー内の異なる方向性では、ミクロフィブリル チェーンを配置します。セルの長いディメンションに沿って整列、チェーンの中間の壁は、内側と外側の壁の斜めのチェーンは、安定性を提供しながらセルに強度のほとんどを提供します。リグニンは、セルロース高分子と同様、ミクロフィブリル チェーンと壁の細胞に一緒にバインドします。一緒に多くの細胞のバンドルの影響の結果、非常に強い建材です。

木は生物学的材料をあり、したがって、環境腐食および害虫の攻撃に対して非常に敏感です。今日使用される木材の多くは環境と昆虫の攻撃から保護するために化学物質を前処理です。

木材の欠点や欠陥など、たとえば、ノットの多数によって特徴付けられる不均質材料ですし、分割します。結果、大きな安全率や実際の終局強度に設計基準強度の比が異なる木片の工学的特性の大きな変化を考慮する使用されます。

その細胞の化粧により木は縦波と、それぞれ、木目方向に対して横の軸に沿って異なる特性を有する直交異方性の材料です。その結果、素材は木の繊維に対して平行または垂直荷重を別様します。木材の異方性は、さまざまな方法によって改善されることができます。

合板などの積層板繊維、等方性材料の垂直方向に整列レイヤーの作られています。また、集成材は、同じ方向に整列し、欠陥を配布するからその強さを派生させる圧力の下で接着繊維の薄いストリップを作られています。

木材の細胞化粧はセル空洞内自由水と細胞壁にバインドされている水も占めています。その結果、含水率は木材の強度を決定する重要なパラメーターと、一般的には、水分の減少は強度の増加になります。不均一収縮やねじれ、弓、カップ、クルックなど歪みの乾燥に伴う体積変化があります。

木は高分子材料である、それはクリープしやすいもまたは、連続粘性のような変形に、一定の負荷の下で。負荷をリリースすると、変形のほとんどが復元されます。その結果、木材は一般的に読み込みの期間が短い場合に高いストレスをサポートできます。これらすべての要因は、日常の設計複雑すぎるために使用になる、ので次を用いて構造用: 究極の欠陥のない強度の統計的解析, 含水率の修正の多くの種の値し、耐力比ベース強度低減を補正するため木材の等級に影響します。

ほとんどの森の与えられるプロパティは、参照しやすいように表形式で発行されます。これらのプロパティ: 許容曲げ応力度、粒に平行に緊張、横ずれ、穀物に垂直に圧縮、粒に平行に圧縮弾性率。木の種の基本的な方向に固有のプロパティ、に加えてそれは明らかにすべてではない木材が負荷の下で同じ方法を動作するはずです。

今では木材の物理的性質と木材検査の原理を理解すると、いくつかのテストを実行するこれら使いましょう。

開始する前に、3 種類の木を比較するを選択します。各品種の 3.5 インチの公称サイズに 2 つの圧縮キューブ標本を作製します。キューブが無料、欠陥、その反対の表面が平行を確認します。木目に垂直荷重でテスト用穀物荷重平行テストの各品種からの 1 つの検体と検体残をマークします。

キャリパーを使用して各試験片の荷重の方向の高さを測定します。おおよその平均値を決定するいくつかの場所で測定を繰り返します。終了したら、同じ手順を使用して、各試験片の断面寸法を決定します。

普遍的なゼウスのビデオに関する材料定数に示すように試験機を設定します。その後、慎重にセンター圧縮プラテン上正しい向きで標本。わずかな負荷が適用されるまで、クロスヘッドを下げるし、細かいコントロールを使用して、できるだけ 0 に近い負荷をにバックアップします。

1 秒あたり 40 psi の読み込み速度で荷重を適用します。圧縮テストは、負荷が増えると標本で重要な目に見える歪み数分間続ける可能性があります。明白な最大負荷に達するまで継続するテストを許可します。

テストを完了すると、最大荷重を記録し、残りの標本の手順を繰り返します。

別の圧縮試験および、この時間を実行、試料の粒度に垂直な荷重を適用します。木の他の品種の手順を繰り返します。

同じの 3 つの木製の品種を使用していくつかのドッグボーン標本を準備します。長い寸法に平行の穀物と標本の 1 つのセットと長い寸法に垂直の粒と 2 番目のセットを準備します。

鋼の応力-ひずみ特性に関するビデオ、ゼウスに示すようにすべての六つの試験片で引張試験を実行します。

2 × 4 約 24 インチを取得各木材の品種の長い。万能試験機に 4 点曲げ試験装置をインストールします。装置が準備ができて、テスト マシンを起動します。負荷とクロスヘッド値を記録するテストの設定を調整し、最大荷重をキャプチャします。装置で標本をインストールおよび装置だけを作り始めるまで、上部のクロスヘッドをドロップ木製ビームと接触。

梁骨折まで毎分 2,000 ポンドのレートで荷重を適用します。テストが完了したら、破壊荷重を記録し、残りの標本のテストを繰り返します。

圧縮、引張、曲げ試験の結果を要約するのにテーブルを使用します。次に、各列の最大値にデータを正規化し、新しいテーブルを作成します。

今、あなたの結果を見てを取る。カシは最強の木材で示すように一貫してすべての結果で、スプルースと南部の松が続きます。2 つの最も重要なプロパティの曲げ強度と圧縮、木目に平行、トウヒと思われる約約 87% と、南部松約 78%、樫の木のように強い。それらの最低価格は非常に効率の高い選択肢差南松、森の中の非常に大きい価格を与えられました。

木テストは構造工学製品の安全性と国際基準の遵守を確保するために日常的に使用中に応力を処理する最終的な設計の機能を評価するために非常に重要です。

4 点曲げ試験、その 3 番目のポイントは、一定の瞬間とゼロのせん断中心部の結果で 2 つの等しいポイント荷重単純支持はりがロードされます。このテストは、木材の構造要素は、主に曲げ応力によって読み込まれて床システムにとって重要です。

最近まで、木製の構造はアパートや小規模の事務所ビルで 3 つまたは 4 つのストーリーに限られていた。8 つ以上のストーリーを達することができる構造システムの開発クロス集成材の開発をもたらしました。中ずっと背が高い建物は、20 階の順には、まだ開発中です。

ゼウスの木テスト入門を見てきただけ。今、木材、および引張、圧縮を実行する方法の工学的特性を理解しておくべき、木材試験片の曲げ実験します。

見てくれてありがとう!

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