Усталость и длительное сопротивление характеризуют способность древесины сопротивляться разрушению при вибрационных и долговременных нагрузках. Поскольку эти свойства зависят от фактора времени, их можно считать реологическими. Прочность древесины при вибрационных нагрузках. Вибрационными называются такие нагрузки, которые вызывают в материале переменные напряжения по величине или по величине и направлению, причем частота перемен нагрузки очень велика. При повторных нагрузках после более или менее значительного числа циклов материал разрушается при напряжении значительно меньшем по сравнению со статической нагрузкой. Существует такое напряжение, которое может быть безопасно приложено бесконечно большое число раз; это предельное напряжение называется пределом выносливости или усталости. Вибрационные нагрузки возможны при любом случае действия сил.

Испытания обычно проводят путем вращении образца круглого сечения, неподвижно укрепленного одним концом в патроне машины, сообщающей ему вращательное (вокруг оси) движение. На другой конец образца надевается муфта, свободно вращающаяся в обойме. К этой обойме через стальную пружину, сводящую до минимума возможные вибрации, подвешен груз. При таком положении в нижней половине образца возникают напряжения на сжатие, а в верхней — на растяжение вдоль волокон; при повороте образца на 180° напряжения меняются. В других машинах вращающийся образец закрепляется обоими концами, а нагрузка прилагается в двух точках между опорами. Для нахождения предела усталости изготовляют серию вполне сравнимых образцов из древесины одной породы и каждый образец испытывают при разных грузах, определяя количество перемен нагрузок (циклов), которые образец выдержал до разрушения. На основании полученных данных строят диаграмму, откладывая на оси ординат напряжения, а на оси абсцисс — число циклов.

При снижении напряжения число перемен нагрузок до разрушения увеличивается, кривая зависимости переходит в прямую, асимптотически приближаясь к линии, параллельной оси абсцисс. Ордината этой асимптоты является напряжением при пределе усталости, которое обычно дается в виде отношения к пределу прочности при статическом изгибе. Средняя величина предела усталости для древесины двенадцати пород (сосны, тисса, дуба ясеня, белой акации, граба, клена, ореха, березы, липы, ольхи, осокоря), равна 0,2.

Причина разрушения при меньших напряжениях от вибрационных нагрузок заключается в том, что в древесине вследствие явлений упругого последействия возникающие при повторных нагрузках деформации не вполне восстанавливаются. Эти остаточные деформации при большом числе перемен нагрузок постепенно накапливаются и ведут к появлению трещин. В наиболее напряженных местах древесины образцов сосны после некоторого числа перемен нагрузки в стенках трахеид сначала появляются линии скольжения, а затем трещины, разъединяющие фибриллы и приводящие к разрушению.

Прочность древесины при долговременных нагрузках.

Эта прочность характеризуется пределом долговременного сопротивления, под которым подразумевается максимальное напряжение, не вызывающее разрушения при любой продолжительности нагрузки. Рассматриваемый вид прочности встречается во всевозможных сооружениях (половых и потолочных балках, фермах, стропилах и т. д.). Метод нахождения предела долговременного сопротивления аналогичен описанному выше методу определения предела усталости при вибрационных нагрузках. Каждый образец из серии вполне сравнимых образцов исследуемой породы нагружают различной величины грузами и наблюдают время, прошедшее до разрушения данного образца. Затем на основании полученных данных строят диаграмму, откладывая на оси ординат напряжения, а на оси абсцисс — время. Ордината асимптоты характеризует напряжение при пределе долговременного сопротивления, который выражается в виде отношения к пределу прочности при статической нагрузке. Предел долговременного сопротивления при изгибе равен в среднем 0,7 величины предела прочности при статическом изгибе. Предел прочности при любой заранее заданной продолжительности нагрузки определять по формуле:

где σ_r- — предел прочности при данной продолжительности действия нагрузки, кГ/см²; σ_ст — предел прочности при стандартных испытаниях, кГ/см²;

— время, потребное для разрушения образца при стандартной скорости V_ст нагружения (Рmах — максимальная нагрузка); l — поправочное число, кГ/см².