Прочность при растяжении вдоль волокон определяют на образце, форма и размеры которого показаны на рис. 49. Заготовки для образца получают путем выкалывания, а не выпиливания, чтобы избежать перерезания волокон. Назначение сложной формы образца с массивной головкой и тонкой рабочей частью — не допустить преждевременного разрушения образца от напряжений на смятие и скалывание, возникающих в головках его в процессе испытания, при зажиме в головках машины.
Рис. 49. Форма и размеры (мм) образца для испытаний на растяжение вдоль волокон.
Перед укреплением в головках машины измеряют сечение рабочей части образца, а в каждую головку вставляют стальной стержень, высотой 18 мм, предохраняющий головку от чрезмерного смятия во время испытания. Нагружение проводят равномерно со средней скоростью 1500±400 кГ/мин на весь образец. Образец доводят до разрушения и по шкале машины отсчитывают нагрузку Рmах с точностью 5 кГ. Предел прочности вычисляют с точностью 5 кГ/см2 по формуле:
Влияние влажности при растяжении вдоль волокон незначительно. Деформация при растяжении выражается в некотором (незначительном) удлинении образца; разрушение происходит в виде разрыва тканей, причем при высокой прочности разрыв бывает длинноволокнистым или защепистым, а при низкой прочности — раковистым, почти гладким (рис. 50).
Рис. 50. Характер разрушения при растяжении вдоль волокон: сверху — защепистый разрыв; внизу — раковистый.
Древесина обладает высокой прочностью при растяжении вдоль волокон; среднюю величину ее для древесины разных пород можно принять 1200 кГ/см2. Однако использовать это свойство на практике в полной мере трудно из-за сложности закрепления концов детали, где развиваются скалывающие напряжения и происходит смятие древесины. Так как древесина плохо сопротивляется этим видам сил, практически разрушение обычно происходит не в форме разрыва, а в местах закрепления детали — в виде скалывания или смятия. Вследствие этого древесина сравнительно редко применяется для работы на растяжение вдоль волокон.
Таблица 33. Прочность древесины при растяжении вдоль волокон.
Порода | Предел прочности, кГ/см2, при влажности | Порода | Предел прочности, кГ/см2, при влажности | ||
15% | 30 % и более | 15% | 30% и более | ||
Лиственница | 1225 | 965 | Ясень | 1390 | 1095 |
Сосна | 1010 | 790 | Граб | 1345 | 1060 |
Ель | 1005 | 790 | Осина | 1200 | 945 |
Кедр | 885 | 695 | Бук | 1180 | 925 |
Пихта сибирская | 655 | 515 | Липа | 1160 | 910 |
Акация белая | 1690 | 1095 | Ольха | 965 | 760 |
Береза | 1610 | 1265 | Тополь | 870 | 685 |
Прочность при растяжении вдоль волокон подвержена довольно сильным колебаниям даже для древесины одной и той же породы. Это объясняется тем, что на прочность при растяжении существенное влияние оказывают особенности строения древесины; малейшее отклонение от правильного расположения волокон влечет за собой заметное уменьшение прочности. Предел пропорциональности при растяжении вдоль волокон составляет 0,83 от величины предела прочности для древесины хвойных пород (лиственница, сосна, пихта) и 0,70 для лиственных кольцесосудистых. (дуб, ясень).
Рис. 51. Форма и размеры образцов для испытания на растяжение поперек волокон (в радиальном направлении).