ГОСТ 16483.31-74 Древесина. Резонансный метод определения модулей упругости и сдвига и декремента колебаний
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
|
ДРЕВЕСИНА |
ГОСТ |
|
Wood.
Resonance method for determination of modulus of elasticity and |
Взамен |
Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 26.03.74 № 689 дата введения установлена
01.07.75
Ограничение срока действия снято по протоколу № 5-94 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрология н сертификации (ИУС П-12-94)
Настоящий стандарт распространяется на древесину и устанавливает резонансный метод определения модуля упругости вдоль волокон древесины, модулей сдвига в радиальной и тангентальной плоскостях при продольной нагрузке и логарифмического декремента колебаний - показателя рассеяния энергии.
Сущность метода заключается в возбуждении у образца со свободными концами продольных колебаний основной гармоники и изгибных колебаний второго обертона. По частотам резонансных колебаний определяют модуль упругости и модуля сдвига, а по ширине резонансных пиков - логарифмический декремент колебаний.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1143-78.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1.1. Для проведения испытаний применяют:
резонансную установку (см. черт. 1) или подобную ей с погрешность измерения частоты колебаний не более 0,1 Гц, обеспечивающую закрепление образца с помощью игл, возбуждение и измерение колебаний с использованием электромагнитных преобразователей;
линейку измерительную металлическую по ГОСТ 427-75 с ценой деления 1 мм;
штангенциркуль по ГОСТ 166-89 с погрешностью измерения не более 0,1 мм;
весы с погрешностью взвешивания не более 0,1 г;
аппаратуру и материалы для определения влажности древесины по ГОСТ 16483.7 -71 .
Схема резонансной установки
1 - генератор
сигналов; 2 - электромагнитный
возбудитель колебаний; 3 - электромагнитный
датчик колебаний; 4 - электронный
милливольтметр по ГОСТ
22261-94; 5 - частотомер по
ГОСТ
7590-93; 6 - опорное
устройство; 7- образец с ферромагнитными пластинками
Черт. 1
(Измененная редакция, Изм. № 2).
2. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ
2.1. Образцы изготовляют в форме прямоугольного бруска размерами 20 ´ 20 ´ 300 мм. Точность изготовления, влажность и количество образцов должны соответствовать требованиям ГОСТ 16483.0-89.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
3.1. Ширину образца b в радиальном и высоту h в тангентальном направлениях измеряют на середине длины образца с погрешностью не более 0,1 мм. Длину образца l измеряют с погрешностью не более 1 мм.
3.2. Образец взвешивают с погрешностью не более 0,1 г.
3.3. На каждой боковой поверхности образца в точке пересечения диагоналей высверливают отверстие глубиной 7 - 8 мм и диаметром 0,8 мм под иглы опорного устройства.
3.4. На каждый образец прикрепляют по шесть ферромагнитных пластинок или пластинок из другого подобного материала: по одной на торцы при возбуждении продольных колебаний и по две на радиальную и тангентальную поверхности при возбуждении изгибных колебаний.
Пластинки на торцах должны быть расположены в их центральной части, а на боковых поверхностях - на концах образца, так чтобы край пластинки совпадал с ребром торца. Рекомендуемые размеры пластинок 5 ´ 5 мм.
Масса одновременно прикрепляемых пластинок не должна превышать 1 г.
3.5. Образец с пластинками взвешивают с погрешностью не более 0,1 г и закрепляют на опорном устройстве с помощью вертикальных игл диаметром 1 мм, длиной около 10 мм.
3.6. Для возбуждения продольных колебаний возбудитель и датчик подводят к торцам образца (см. черт. 2, а). Расстояние между образцом и возбудителем или датчиком не должно быть более 1 мм. Не допускается соприкосновение возбудителя или датчика с образцом.
Схема расположения возбудителя и датчика при продольных и изгибных колебаниях
1 - образец; 2 - возбудитель колебаний; 3 - датчик колебаний; 4 - опорное устройство
Черт. 2
3.7. Напряжение на возбудитель подают с генератора сигналов. Изменяя частоту сигналов от 6 до 12 кГц, по максимальному отклонению стрелки милливольтметра определяют резонанс продольных колебаний основной гармоники. Частоты продольных резонансных колебаний и колебаний, амплитуда которых равна половине резонансной, измеряют с погрешностью не более 1 Гц.
3.8. Для возбуждения изгибных колебаний возбудитель и датчик устанавливают на опорном устройстве под образцом (см. черт. 2, б).
Расстояние между образцом и возбудителем или датчиком не должно быть более 2 мм. Не допускается соприкосновение возбудителя или датчика с образцом.
3.9. Определение резонанса изгибных колебаний второго обертона производят, как указано в п. 3.7, изменяя частоту сигналов от 1,5 до 3,5 кГц. Частоты изгибных резонансных колебаний и колебаний, амплитуда которых равна половине резонансной, измеряют с погрешностью не более 0,1 Гц.
3.10. Для возбуждения изгибных колебаний в другой плоскости меняют положение образца на опорном устройстве с соблюдением требований п. 3.8 и выполняют измерения, как указано в п. 3.9.
3.11. После испытания определяют влажность образцов с погрешностью не более 1 % по ГОСТ 16483.7 -71 .
Пробу для определения влажности выпиливают из средней части образца по всему поперечному сечению. Для определения средней влажности испытанных образцов допускается отбирать каждый второй образец.
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Модуль упругости ( EW ) образцов с влажностью W в момент испытания вычисляют с точностью до 25 МПа по формуле
где b , h , l - соответственно ширина, высота и длина образца, м (см);
m - масса образца без пластинок, кг;
f пр - резонансная частота продольных колебаний основной гармоники образца, Гц;
β - поправка на массу прикрепленных пластинок, равная отношению массы образца с пластинками к массе образца без пластинок и рассчитываемая с погрешностью не более 0,5·10-2.
4.2. Модуль упругости образцов с влажностью, отличающейся от 12 % более чем на 1 %, в пределах от 8 до 20 %, пересчитывают к влажности 12 % с точностью до 25 МПа по формуле
где 1·10-2 - поправочный коэффициент на влажность для всех пород древесины;
W - влажность образцов в момент испытания, %.
Модуль упругости образцов с влажностью, равной или больше предела насыщения клеточных стенок, пересчитывают к влажности 12 % с точностью до 25 МПа по формуле
где 
- пересчетный
коэффициент при влажности 30 %, равный:
1,25 - для хвойных пород; 1,12 - для кольцесосудистых пород; 1,30 - для бука; 1,23 - для березы и других рассеяннососудистых пород.
4.3. При необходимости модуль упругости образцов пересчитывают к влажности 15 % с точностью до 25 МПа по формулам:
для образцов с влажностью меньше предела гигроскопичности
где 1·10-2 - поправочный коэффициент на влажность для всех пород древесины;
для образцов с влажностью, равной или больше предела насыщения клеточных стенок
где 
- пересчетный
коэффициент при влажности 30 %, равный:
1,21 - для хвойных пород; 1,09 - для кольцесосудистых пород; 1,26 - для бука; 1,19 - для березы и других рассеяннососудистых пород.
4.4. Модуль сдвига ( GW ) образцов с влажностью W в момент испытания вычисляют для Gra и Gta с точностью до 25 МПа по формуле
где f изг - резонансная частота изгибных колебаний второго обертона в радиальной плоскости для Gra и в тангентальной плоскости для Gta , Гц;
4.5. Модуль сдвига образцов с влажностью, отличающейся от 12 % более чем на 1 %, в пределах от 8 до 20 %, пересчитывают к влажности 12 % с точностью до 25 МПа по формуле
где 3·10-2 - поправочный коэффициент на влажность для всех пород древесины.
Модули сдвига образцов с влажностью, равной или больше предела насыщения клеточных стенок, пересчитывают к влажности 12 % с точностью до 25 МПа, по формуле
где 
- пересчетный коэффициент при
влажности 30 %, равный 2,18 для всех пород древесины.
4.6. При необходимости модуль сдвига образцов пересчитывают к влажности 15 % с точностью до 25 МПа по формулам:
для образцов с влажностью меньше предела гигроскопичности
где 3·10-2- поправочный коэффициент на влажность для всех пород древесины;
для образцов с влажностью, равной или больше предела насыщения клеточных стенок
где 
- пересчетный коэффициент при
влажности 30 %, равный 1,82 для всех пород древесины.
4.7. Логарифмические декременты продольных или изгибных колебаний (δ) вычисляют с точностью до 0,5·10-4 Нп по формулам:
где f 'пр ; f ''пр и f 'изг ; f ''изг - соответственно частоты продольных и изгибных колебаний с амплитудой, равной половине резонансной, Гц.
4.8. Результаты измерений и расчетов заносят в протокол испытаний, форма которого приведена в приложении.
Разд. 4. (Измененная редакция, Изм. № 2).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рекомендуемое
ПРОТОКОЛ
определения модулей упругости и сдвига в декремента колебаний
|
Порода______________________________________ |
|
Температура воздуха Θ, ° C _____________________ |
|
Степень насыщенности влагой воздуха φ, %______ |
|
№ пп. |
Марка образца |
Размеры образца, мм |
Масса образца, m , г |
Частота колебаний, Гц |
|||||||||||
|
продольных основной гармоники |
изгибных второго обертона в плоскостях |
||||||||||||||
|
Длина l |
Ширина b |
Высота h |
без пластинок |
С пластинками |
f пр |
f 'пр |
f ''пр |
радиальной |
тангентальной |
||||||
|
f изг |
f 'изг |
f ''изг |
f изг |
f 'изг |
f ''изг |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы
|
Влажность W , % |
Поправка на массу пластинок, β |
Модуль упругости EW , 108 Па |
Модуль сдвига, МПа |
Декремент колебаний, 5·10-4 Нп |
||||
|
Gta |
Gra |
продольных |
изгибных в плоскостях |
|||||
|
радиальной |
тангентальной |
|||||||
|
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«_____»_________________19_____ |
Подпись _________________________ |
ПРИЛОЖЕНИЕ (Измененная редакция, Изм. № 2 ).