автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Деформативность древесных частиц при прессовании

МОСКОВСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 674.815-41

ТКАЧЕНКО Михаил Александрович

ДЕФОРМАТИВНОСТЬ ДРЕВЕСНЫХ ЧАСТИЦ ПРИ ПРЕССОВАНИИ

Специальность 05.21.05 — Технология и оборудование деревообрабатывающих производств; древесиноведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1993

)

Работа выполнена на кафедре процессов и аппаратов ревообрабатывающих производств Московского лесотехш« кого института.

Научный руководитель —доктор технических наук,

профессор А. Н. Обливин

Научный консультант — кандидат технических наук

А. К. Воскресенский

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор Ю. С. Соболев;

кандидат технических наук Б. В. Пучков

Ведущая организация —Украинское научно-производст

венное деревообрабатывающее объединение (УкрНПДО)

Защита .диссертации состоится « ?. » 1993

в . .'Р. . . часов на заседании специализированного сов( Д 053.31.01 в Московском лесотехническом институте по ад; су: 141001 Мытищи-1, Московской обл., МЛТИ.

Автореферат разослан « р. » .уЖра&л,. . . 1993 ]

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЛ1

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук, профессор К). П. СЕМЕНОВ

Подп. в печ. 11.01.93 г. Зак. 13 Тнр. 100 Объем 1 п.

Типография Московского лесотехнического института

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В исследованиях, связанных о прессованием древесностружечных плит, актуальными являются две взаимосвязан ные задачи: во-первых, разработка обоснованных рекомендаций по ■■ получению материала с заданными свойствами, во-вторых, - соответствующих способов интенсификации процесса. Представляемая работа является составной частью научного направления, разрабатываемого на кафедре процессов и аппаратов Ш1ГЙ« по решению этих проблем на основе краевой задачи механики де^-срняруемого твердого тела(МДТТ) для материала из древесных частиц. И настоящему времени осудеств-леиа постановка и получены решения тепловой части этой задачи для стружечного брикета. Что касается краевой задачи в целом, аспек -тов, относящие« к ее механической части, то они требуют дополнительного исследования. Существенной частью системы уравнений краевой задачи являются определявшие соотношения, содержание ннфор -мадию об особенностях термомеханического поведения' материала. Несмотря на довольно большое число работ, прямо или косвенно отно -сящихся к рассматриваемой проблематике, существует явный дефицит теоретической и экспериментальной информации для установления этих соотношений. Имеющиеся зависимости меяду характеристиками напря -кенно-дефориированного состояния при формировании материалов ' на основе древесных частиц являются недостаточно универсальными, в подавляющем больяинстве случаев неудовлетворяют требованиям теории определяюцих соотношений. Поэтому их использование в соответ-ветствующих краевых задачах невозможно.

Целью работы является исследование механической части крае вой задачи при плоском прессовании материала из древесных частиц, разработка методики установления определяющих соотношений этого материала - стружечных пакета и брикета - и эе экспериментальное обснование в соответствии с требованиями МДТТ.

Научная довгона оаботы заключается в разработке методики установления определяющих .соотноиений для структурно неоднородного упруговязкопластического материала на основе древесных частиц в условиях прессования. На первом этапе установления структуры этих соотношений использован обций термодинамический подход с введе -нием модели тела с внутренними параметрами состояния. Дальнейшее уточнение структуры определяющей связи произведено методом реологических моделей-. Методика обоснована экспериментально. При этом

получены количественные зависимости, описывающие влияние на яе -формативность влажности и породного состава. Установлен и исследован еффзкт возрастания пластической деформации при выдержке образца в условиях постоянной деформации.

Практическая ценность результатов заключается в том, что они могут быть использованы в технологических расчетах, связанных с прессованием древесностружечных плит. В работе для стружечного пакета получек конкретный вид определяющей связи, для брикета установлена ее структура. Определяющие соотношения стружечного пакета позволяют рассчитывать упругое сопротивление сжатию, дофор -мации и послойную плотность изготавливаемого материала в процессе

подпрессовки. Что касается стружечного брикета, то полученные рэ-

\

зультати являются необходимым и существенным по своей значимости этапом установления определяющей связи рассматрвиаемого материала в условиях прессования в горячем прессе. При этом определяющие зависимости,' в отличие от регрессионных зависимостей вышеперечисленных выходных величин от параметров технологического процесса (как выполнено большинство работ по дэформативности материалов иг древесных частиц), являются универсальными по своей сущности.Следовательно, их можно использовать при расчете как модифицируемых, так и вновь разрабатываемых процессов прессования. При этом воз -можность расчета послойной плотности прессуемого материала позволит существенно уточнить решение соответствующей тепловой задачи, уточнить эволюцию полей влажности. Результаты работы являются конкретным приложением теории определяющих соотноиений к исследованию деформативности сложных структурно неоднородных материалов, полученные экспериментальные.данные расширяют объем опытной инфо{ мации по деформативности материалов на основе древесины.

Результаты работы были использованы УкрНИШОДом при соверше! ствовании технологии получения прессованных древесностружечных мг териалов и изделий и нашли практическое применение на Мотовилов • скои ОЭ ДОКе при производстве прессованных изделий из измельчен • них отходов древесины. Полученные в диссертации зависимости ис ■ пользовались также при разработке технологического оборудования для подпрессовки материала на основе древесных частиц в объедине нии "Пензаагропромкилстрой".

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсувда лись на научно-технических конференциях Московского лесотехниче

<ого института в 1983-1990 годах. По этим материалам опублико -зно 8 научных статей и получено два авторских свидетельства.

Структура а объем диссертациям. Диссертация состоит из пяти дав на 148 страницах основного текста, II таблиц, 36 рисунков, писка использованной литературы из 125 наименований и II прплоений на 49 страницах с 25 таблицами и 84 рисунками.

СОДЕРВАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность исследуемой проблемы,сфор-улированы цель и задачи диссертационной работы, обоснована дос-оверность, изложены научная новизна и практическая ценность поученных результатов.

В глаза I рассмотрено современное состояние проблематики усыновления определяющих сооткоаений структурно неоднородных тел и поизведена постановка задачи исследования. Показано, что при ста-гкстическом подходе к исследованию процессов деформирования структурированных сред, который явно эзодит неоднородность свойств и ютользует ту или иную операцию осреднения, дополнительные пара -летры состояния появляются естественно и легко подаются наглядной физической интерпретации. Однако, несмотря на полноту и физичес -тую ясность результатов, этот подход к рассматриваемым вопросам является неприемлемым преяде всего из-за непреодолимых в настоя -нее время математических трудностей. Кроме того, разработки этого подхода подразумевают малость деформаций я трудно применимы к физически нелинейным! пластическим средам. Излокены основные поло -яения общего термодинамического подхода с введением модели с внутренними параметрами состояния и -их взаимосвязь с термодинамикой необратимых процессов. Показана обобааемость этого подхода на сло-аныв (многокомпонентные) материалы и процессы и намечены пути этого о^бщения .Произведен критический обзор работ по д«Нормативности древесных материалов.

Проведенный анализ состояния вопроса показал, что, с одной стороны, уровень физических представлений и'накопленная экспери -ментальная информация по процессу прессования древесностружечных плит позволяет осуществить корректную в математическом отношении постановку задачи МДТТ для струяечного брикета. С другой стороны, для установления определяющих соотношений недостает имеющейся информации. Например, в исследованиях деформативности струяечного брикета при получении зависимостей между напряжениями и деформа -

_ б

циями в качестве существенного фактора Фигурирует температура плит пресса. В результате эти зависимости определялись из экспе -ркментов при неоднородных по объему образцов и нестационарных полях температуры и влажности. Очевидно, что свойства материала зависят от температуры его самого, а от температуры плит пресса только..косвенным образом. В соответствии с требованиями теории определяющие соотношения должны устанавливаться из экспериментов на представительных образцах, в которых реализовано однородное напряженно-деформированное состояние.

В рассмотренных работах в основном исследовалось упругое сопротивление материала сжатию. Упругие, вязкие и особенно пласти -ческие деформации исследованы недостаточно.

В описании экспериментов должна содержаться вся та информа -ция, которая необходима для повторения эксперимента во всех деталях и подробностях, причем это относится как к аппаратуре и условиям ее использования-, таи и к образцам. В подавляющем большинстве случаев в рассмотренных работах это требование не соблюдено.

Вскрытые недочеты демонстрируют тот факт, что экспериментальное установление определяющих соотношений должно быть тщательно обосновано теоретически. Параметры состояния и уравнения их изменения в термомеханическом процессе долвнн иметь наглядную физическую интерпретацию и экспериментальное подтверждение. Очевидно,чт< параметры состояния рассматриваемого материала,.в том числе внуг-ренние,имеют статистическую природу. Поэтому при анализа параметров, их уравнений эволюции неизбежно систематическое использова -ние методов статистических оценок (статистического подхода). Оп -ред'елящие соотношения должны иметь форму, обобщаемую на нестацио нарный случай.

Таким образом, в настоящей работе были поставлены две взаимо связанные задачи. Первая - разработка и обоснование методики уста новления..определяющей связи меаду характеристиками напряженно-деформированного состояния при прессовании материала на основе древесных частиц в соответствии с требованиями теории определяющих соотношений и экспериментальной механики деформируемых твердых тел, Вторая - установлением конкретных определяющих зависимостей для стружечного пакета. Выбор именно пакета обусловлен практиче • сяой потребностью в этой информации для технологических расчетов процесса подрессовки и яелателькость' апробации разрабатываемой м<

тодики в наименее благоприятных условиях.

В глава 2 представлена модель материала при формировании послойной плотности струяечного брикета и проведено сведение исходной системы уравнений и соотношений выбранной модели к соот -ветствующей задаче идентификации.

Макроскопическая неоднородность древесностружечного материала обуславливается внешней пористостью и неоднородностью дисперсности, то есть неоднородностью форм и размеров составляющих его древесных частиц, макроскопическая - неоднородностью строения самих стру»ек на молекулярном и надмолекулярном уровнях, наличием внутренней пористости и прослоек связующего, причем всем перечисленным факторам присущ случайный характер. Структурная неоднородность является.причиной того, что струяечный брикет можно рассматривать как' композиционный материал стохастической структуры. Оп -ределящие соотношения такого материала могут быть представлены в виде зависимости

или в виде обратной зависимости

£•<(?,X), (2)

причем Функции, соответствующие операторам (I) и (2), являются : разрывными функциями координат. Уравнения:* (I) и (2) могут быть поставлены в соответствие эффективные определяющие соотношения

где угловыми скобками обозначены полученные осреднением по некоторому характерному объему значения заключенных в них величин.

Таким образом, стружечный брикет при деформировании представляется как система взаимодействующих элементов - характерных объёмов.Проявление наиболее существенных деформативных особенностей такого элемента обусловлено наличием площадок контактйровз -ния, число и размеры которых монотонно увеличаваются в процессе прессования случайным образом. Связующее играет роль плаотфика -тора и смазки, но, так как его относительное количество невелико, то характер деформативного поведения при сжатии с использованием и без использования связующего практически одинаков. Деформироза-ние элементов качественно эквивалентно сжатию исходной древесины поперек волокон, причем с уплотнением брикета степень соответст.-

Т'РИГ*)

(1>.

<£>-7 (<*>).

(4)

(3)

вия возрастает. Основное отличие - это относительно большие пластические деформации. Увеличение можно объяснить «»частичным уп -лотнекием материала.

При формировании послойной плотности в брикете происходят сложные взаимосвязанные процессы, сопровождаемые внутренними стр; ктуркыми изменениями и маесообменом. Для отражения особенностей термомеханического поведения стружечного брикета как дисперсного капиллярно-пористого материала было получено термодинамически обоснованное обобщение определяющих соотношений (3),(4). При ото) для выбора существенных переменных, установления общей структуры определяющей свяяк, выяснения четкого физического смысла фигури • рующих в ней величин был использован общий термодинамический подход с введением модели тела ^внутренними параметрами состояния.

Последовательное упрощение и допустимая идеализация материа ла и движения, испытываемого телом, в процессе формирования пос. лойной плотности подразумевает следующее:

I. Стружечный брикет должен быть представлен моделью упруго вязковяакопластического трансверсально-изотропного тела с осью ■ изотропии, перпендикулярной пласти брикета.

27 Брикет разбивается на некоторое .число слое?. Принимается что в кавдоу слое в любой момент времени реализуются однородные поля температуры, влажности, степени отверждения связующего и др гих паоаметров.

3. В качестве объекта рассмотрения принимается элемент стру ¡вечного брикета, иыеючий форму цилиндра, с осью параллельной на правлению прессования. В этом элементе в любой момент времени реализуется одноосное напряженное состояние, сопровождаемое трех осным деформированным состоянием. Используется гипотеза об основ них и второстепенных компонентах тензоров напряжений и деформа ций, другими словг.ми, рассматриваются эффекты термомеханического поведения только в направлении прессования. При отыскании связи ьевду этими эффектами производится пренебрежение влиянием второстепенных величин (на считая, однако, их равными нулю).

При допущениях по пунктам 1-3 рассматриваемая задача сводит ся к одномерной.

4. Оценка энергии диосипации показывает, что ее влияние ( поло температуры пренебрежимо мало. Поэтому реакции брикетам мо гут быть описаны в рамках несвязанной теории термоупругости, ч

есть при раздельном решении тепловой и механической задач. Принимается, что поля негеометрических и немеханических параметров, влияющих на деформативные свойства, - температуры, влалности,степени отвчр«дв:т связупшэго известны из реаения соответствующей тепловой задачи.

Общий вид определяющих соотношений, полученных в результате теоретического анализа в рамках общего термодинамического подхода, представляется формулами:

£ГЫГ[ уШК

где через У(£) обозначена следующая совкупность функций -

гм *{?(<), т Ш »(№(*), еЩ. ™ '

группа факторов, характеризующих качество материала и не допускающих целенаправленного их изменения в ходе отдельного эксперимента; на основании литературных источников

7}; (13)

к = I пои нагруяении и V = 0 при разгрузке.

В формулах (5-13) и далее знак осреднения по характерному объему опушен.

В предположении независимости еС". «С* относительно ■в соответственно интегрированием уравнения (5), мояно получить

/=«С '(Г- 9 (8-За)*

&;з отого уравнения очевиден физический смысл величин сС (Г'Ъ) > ЬЬ) ,я{*(9'$в) . Это попоэвки нй отсчетную конфигурации. Они япляптся Функциями, а не операторами - их определение не имеет принципиальных и практических затруднений.

Таким образом, рассматриваемая задача сводится к задаче идентификации, которую мо.?но сформулировать в следующем виде.Си -

стема - нелинейная и стохастическая. Требуется определить по реализациям входных и выходных переменных структуру и параметры опег ра^ора этой системы так, чтобы он. обеспечивал минимум принятого статистического критерия.

В главе 3 произведен анализ свойств объекта исследования с целью: выбора оптимальных параметров испытательного оборудования, установления диапазонов и характера изменения переменных, определения требуемой точности измерений и оценки уровней систематиче -ских погрешностей; описан разработанный на основании этого анализа стенд, представлена методика проведения экспериментов.

Было установлено, что для. достижения поставленных целей необходимо исследовать следующие уровни и диапазоны изменения выбранных независимых переменных: I) породный состав (П) - осина,береза, ель, дуб, древесные частицы наруияого и внутреннего слоев; 2) фракционный состав{<$>): I/O, 2/1, 3/2, 5/3 ; 3! М, % - 8 * 16, i) W , % - 0*28; 5> температура °С: для пакета 16-90, для брикета - 18-200; 6) давление на образец ( f ), МПа: 0*3,0; 7) (fi-«-0)í г (в — I). Экспериментальное установление определяющих соотноае-щй базируется на гипотезе макрофизической определимости Ильюшина, которая заключается в том, что каждой точке среды может быть по -ставлен в соответствие макрообразец -конечных размеров, находящийся в однородном напряженно-деформированном состоянии и на котором в принципе, могут быть изучены все процессы, протекающие в изоб -ранаемой точке среды.Учет ограничений,накладываемых этой гиг.оте -зой на свойства представительных образцов,приводит к выводу о це-лесзобоасности проведения экспериментов по классическому плану'как для пакета,так и брикета,и необходимости разработки стенда для реализации науэченной этими планами экспериментальной программы.

Функциональная схема спроектированного и созданного вкспери-мзнтзльного стенда представлена на рис Л.Стенд позволяет проводить эксп-зримйнты в режимах релаксации и ползучести образцов,обеспечивая .однородность по их объему как дзфоомативных.таи и влиявших'на чих параметров.При этом силоазя резшия , объекта исследования на прессующие поверхности и перемещение его ллэстей измеряются и регистрируются с относительными погрзмностями, мент ими и 1,4% соответственно; предел- основной.абсолютной-погрешности измерения вречэни равен О,II с. Схематичеокоо подставление., результатов ' типичного эксперимента приведено на рис.2. Очевидно, что по этим оезультатам могут- быть определены все парайетры, xa-.

РисЛ. Функциональная схема стенда: 1,2,3 - функциональные группы нагружения, нагрева и предотвращения кипения влаги соответственно; 4 - устройство управления на-груяением; 5 - устройство синхронизации; 6,7,8,9,10 -- системы измерения и регистрации силовой реакции . образца, высоты образца при распрессовке, температуры я давления соответственно; II - образец; 12,13 - низкопотенциальная и высокопотенцизльнал пластины; 14 --барокамера; 15 - нижняя плита пресса; 16 - преобразователь силы; I?- траверса; 18- шток; 19 - верхняя . плита пресса; 20 - ограничитель.

рактеризукшше напряяенно деформирвоаяное состояние в момент раз -грузки: напряяение ? , деформация F, упругая, вязкая и пластическая ее части - £f , £v v Е* соответственно.

В главе 4 ^писаны .априорные предпосылки, проведение и результаты общих установочных экспериментов. •

Априорный анализ деформативных свойств объекта исследования показал целесообразность следующей реализованной- .эксперименталь 'ной программы.-Нагрувение производилось по закону, схематично изображенному на рис.2, с различными временами ввдеряки ¿^ ..От серии к. серии менялись уровни материальных, деформативных и влияющих па-

Рис.2. Схема проведения эксперимента в режиме релаксации напряжений.

£ - деформация, Р- ,усилие сяатия; 0-1 - на-

грумение, 1-2 - выдерика при постоянной деформации, 2-3 - развитие упругой деформации £е ; 2-4 - разгрузка, 3-5 - развитие вязкой деформации £г,

раметров. По влажности был охвачен диапазон от 1,6 до 25,4%, по деформации - от >• 0,4 до -v 0,8. температура фиксировалась на двух уровнях - 18°С (основная масса экспериментов) и 90°С. Были исследованы образцы их древесных частиц: для наруяных и внутренних слоев тоехслойных древесностружечных плит, фракций I/O, 2/1, 3/2,5/3, фракционного состава (0, 1/3, 1/3, 1/3). Эксперименты проводились на предварительно подпрессованных и неподпрэссованных образцах из осмоленных и неосмоленных древэсных частиц. Сравнение зависимое тей составляющих деформации от времени выдержки во всех сериях экспериментов показало, что они имеют одинаковый, тот же самый качественный хасактер, что и кривые, представленные в качестве при-меоч на рис.3. Кроме того, эти не кривые демонстрируют несуиест -венность влияния прослоек связующего на деформатиЕНОсть материала (в представленном случае стружечного брикета) при сжатии, как и мояно было ожидать из анализа литературных источников. Таким об -

ки: Е = 0,559, W = 7,0%, у,, = 11,5%, древесные

частицы осмолены - м = 9,8% • , частицы переметаны с водой - £ , Фракционный состав, % : 5/3 - 3,5, 3/2 -- 30,0, 2/1 - 30,2, 1/0 - 36,3; Т = 292^1 Krf*=III,I г. (Ц* 110,3 г, р = 0,140 г, Н°с= 32,23 мм. И® =3I,f>5vv, - 29,59 мм, Н®а 28,3 мм

разом, во всех исследованных диапазонах проявлялись все фундаментальные леформативные свойства: упругость, вязкость, плзстичность - одновременно и имел место эффект возрастания пластической де -формации при постоянной общей. Следовательно, во всех рассмотренных диапазонах 'деформирвоаниз материала из древесных частиц можно представить одной и той же оеологической моделью. С учетом отоб -рачных существенных параметров, фигурирующих в выражении (12).были получены модели, изображенные на рис.4. Эти модели качественно эквивалентны, то есть посредством любой из них рассматриваемый упруговязкопластический материал может быть описан в принципе равнозначно. В диссертации на уровне модельных установочных экспериментов были исследованы две последние реологические модели. Соответствующие им системы дифференциальных уравнений имеют.вид:

E,(£-Ep)-ffi=K}

В настоящее время при построении определяющих соотношений взянейиим, но трудно реализуемым требованием (например, для интегральных соотношений с ядрами того или иного типа) является воз -мощность обобщения соответствующих операторов (получземнх, как правило, при постоянных значениях влияющих параметров) на неста -ционарнкй случай. Уравнения (15), (16) удовлетворяют этому уело -вню. Коэффициенты этих уравнений: Ej, Eg,.Eg, Kg» Kg - являются в обием случае Функциями деформативных - Е и е'- и влияющих пара -метэов - Т, V/ • 6; Тр, по предположению, является, однозначной функцией F.p (при постоянстве Т, W . S). В случае, если температура, влажность и степень отверждения являются функциями временя,то я ногччициенты реологических уравнений го*;е становятся функциями нсечени. Очевидно, что если значение функций Т(i), У(-) . 3(i) на-молчтея в пределах исследованных диапазонов, и, так как структура опэеделяюхих соотношений (форма записи дифференциальных, уравнений

[

ч J £'- IdtÜHi

~ "I*

н

(15)

(16)

М"-: Г;

Рис.4. Реологические модели материала из древесных частиц при прессовании

с точностью до значений коэффициентов) одна и та ко г этих диапазонах,' то соответствуюд!!е нестационарные процессы можно описать полученнш/и реологическими уравнениями при переменных - зэеисяе:'>: от времени реологических коэффициентах.

Значение оценок параметров Ер Ед, К., ипентифишед еиах о г.? -раторов (15) или (16) в принципе могут быть получены из тг^х идентичных экспериментов с временами выдеэжки - 30*40 с, Йбс. и 4800 с при одной и той яо деформации по формулам

£, = ТР /Е,штв*, £г --£,(£*/£< £*")/£ Иг)

а и Е3 и |Ц из систем уочвнений:

'М'ЦеЧЦ}**,*га„)(п**.аЬ

- длч," моделей рис.46 и 4в соответственно. При сто'.- фуч^':*.» .Т/>*Тр (£*) споеделяэтсч из т?<?х ?

оба.эзцов-, обеспечивающей 'полное 'развитие оеляксчг.гончых пго -цессов (4800 с), при различных урсрнях деформации.

Анелиз статистических особенностей- де',ог"ирсспния исследуемого материала (однородность дисперсий схояичссти и с-л.—О"".1

н единице коэффициентов автокорреляции между значениями выходны* величин в различных временных сечениях на участках релаксации напряжений и обратной ползучести) показал,что случайность рас -сматриваемых процессов имеет сугубо частный характер, а именно -- она обусловлена неоднозначностью вектора начального состояния образцов г :

(20)

где У'? для напряжений и У*Е деформаций. Так как уровни параметров задавались с максимально возможной точностью - отклонения от требуемых уровней малы, а число параметров ( ,Г,Е, Ф и т.д.) - велико, то на основании теоремы Ляпунова распределение выходной величины является нормальным. Пои этом статистиче -ские характеристики кривых релаксации напряжений и обратной ползучести, являющиеся отправными при расчетах параметров законов распределения реологических коэффициентов, имеют вид

&*Л + Ле. ; !21)

6г(й):0,им/!а, 6е (Л)=<,£4 /о'г ; (22)

где 4 - случайная^погрешность, де - систематическая, Д - выходная величина, € (А) - оценка средиекЕЭдрагчческого откло нения этой величины.

В обеих установочных экспериментах использовались образцы с диаметрами 126,6 и 180 мм и высотами 40 и 50 мм соответствнно. Для проведения модельных установочных экспериментов (проводимых с целью определения количественных значений оеологических коэффициентов) выбор был остановлен на образцах с последним диаметром.При атом было установлено, что уже диаметр 126,6 мм обеспечивает представительность образцов.

' В главе 5 представлены р-зрульгпты чпэобзции оазрчботанной методики на примере установления определяющих соотнокений стр.у -жечного пакета пои сяатии.

Для осуществления параметрической «идентификации:, пзэдваэи-тельной обработки экспериментальной информации, расчета значений геологических коэффициентов и ндаКшиентов алпкжглкруигих завжжооте гхезта-л адеквзпюсти этих завигамэстей и устзнок:9нной огюалелякжэй связи

в целом - были разработаны необходимые алгоритмы и реализуюкке их комплекты прогрзм.м на алгоритуическом лзике Фортран-ТУ. Основу алгоритмов оценивания аппооксимиоуквдх коэффициентов состав;'." взвешенный метод наименьших квадратов. Количественный анализ большого числа сравниваемых вариантов показал, уто накбо'лее и вполнз приемлемыми (лучикми по сумме квзяоятов невязки и удов -летворяюцими выбранному критерию адекватности при минимальном числе коэффициентов) аппроксимациями экспериментальных реалика -ций являются:

г(*)-Ыехр(Ы)Ч], Ш)

та)-г,+(ф)(гт - г,)\ехр(-\а,\ 1У?т-\аА П]. Епа)-№£т[2-е*р(-\К ДО -ехР(-(25}

- на участках нагрукения, релаксации напряжений и обратной пол -зучести соответственно:

ЕшАЕпЫВ (яг>)

- для кривой развития пластической деформации пои С ^ со/г51. Следует отметить, что были исследованы и использовались для цэ ~ лей аналитчнеской замены также несколько более точные аналоги зависимостей:^) и (25), агатроксимирукшв экспериментальное реали -задай на участках релаксации напряжений и обратной ползучести,начиная со вторых точек этих реализаций, В огноиенни яэ оеологиче -ских коэффициентов было установлено, что для любого из них. приемлемой (лучшей по сумме квадратов невязки) является чппоокгимзп'.'я одного и того же вида вне зависимости от деформативного паряуетсэ, выступающего в качестве аргумента, - экспонента с двумя коэч-.пт-ентами

Х=к,ж екр (, {?■!)

где Л - символизирует коэффициенты , Е2, Е^, К2, ;£ -

- один из деформативных параметров Е, Ее1Г , к1]г , /ггх -

- коэффициенты аппроксимации.

Исследование характеристик капрякенно-до^таативного состояния струяечного пакета на уровне параметрической иил.ент1;;';!ки:;'и было произведено в зависимости от влажности и породного состава древесных частиц. При этом установление окончательного вила ол -

ределяяцих соотноаений осуществлялось по следующей схеме. Кон кретные аппроксимации реологических коэффициентов вида (27) пс ставлялись в уравнения (15) или (16) и производилось их числе! кое решение при заданных законах нагруяения. Полученные расчет ные реализации сравнивались с реальными, проверялась их адеквг ность, по наименьшему значению суммы квадратов невязки отдел« серии экспериментов отбирались варианты реологических моделей для дальнейшего рассмотрения. На оснвое анализа адекватности отобранных вариантов по всем исследуемым сериям экспериментов было произведено уточнение вида зависимостей реологических кое фициентоз от деформативных параметров и затем повторное приме* мне опсизкнон васе последовательности операций к отобранной сс &о?<упносги моделей с установлением в результате искомой опред« ллмдей связи. В принципе рассмотренный алгоритм несложен, одна 'его практическая реализация является весьма трудоемкой и громе кой из-за больиого числа сравниваемых вариантов. Поэтому для г этапного резения задачи был разработан комплекс из аналогичных структуре комплектов программ, как и раньше, на алгоритмическс языке Фортраи-1У, В качестве осноеы при создании комплектов бь использована стандартная программа реоения системы обыкновеннь ■дифференциальных урззнений первого порядка методом Рунге-Куттг Наилучшее соответствие.расчетных и реальных кривых, хараь ризуюсих яеформзтивность стружечного пакета при сжатии, было г лучено для упрощенного варианта реологической модели с пзралле ным соединением основных элементов (модели рис.4 с Е£ и Ед раз ми со ), пэедставляемого системой дифференциальных уравнений

со следующими соотношениями для расчета -

{*ю£ф * Ь (£'/£$,

У

(28)

(29)

(30)

(31)

_ лтсек

ричем при разгрузка значение - постоянно:

Е'са,Ы=ё'"ка* при ? ч< 0. (33)

В приложении I изложены основные положения отчего термояи -амического подхода с введением модели тела с внутренними пара-(втраии состояния и на основе краткого анализа аксиоматики тег. -©динамики необратимых процессов показана ее связь с этим подхода. Информация, приведенная в этом приложении, является по су -¡еству конструктивной основой использованного з диссертации поп-:ода к описан«» особенностей дефоомативного поведена.« мяогоном -юнентной структурно неоднородной среды путем взедеиия знутпен -шх параметров состояния. В приложениях 2-6 приведена дополнитсль-тя информация по механизму деформирования материала из древосны* шеткц (приложение 2), подробно изложены вопросы г/етрологического збэспечания измерений (приложение 3), представлено описание'условий проведения общих установочных экспериментов (приложение <!), алгоритма и результатов статистического оценивания даЮРматнатлс характеристик материала (приложение Б>, алгоритмов построения аппроксимирующих зависимостей (приложение б). В приложении 7 описп-но установление вила зависимостей коэффициентов К^ и от яе'.ор-мативных параметров.. В приложениях 8 и (Ь представлены очзультатн исследования деформативкости стружечного пакета в эззис;!!'0етн соответственно от влакности и породного состава древесных частиц. В первом случае эксперименты проводились по классическому плану,были исследованы образцы из осиновых и березовых дссг-есных частиц ¡$ диапазоне изменения влажности 2,2-25,5%. Во втором - ясслех;овз -лись древесные частицы из осины, береза, ели и луба, прч^м ДЯ-1 первых трех пород бал реализован симплекс-цантрокцнмй плзк проведения и обработки экспериментов. В приложении ГО ппнведсиц уел? -вия проведения экспериментов, иллисгрирувщях проверку гпскжгт-г-ти реологических моделей, в приложении II - технические акты внедрения результатов работы.

ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ . '

I. Проведен анализ литературных источников, на основе которого выработаны требования, которым долякы удовлетворять опреде-' ляюэде соотношения материалов из осмоленных древесных частиц, а так«е установлены объем и форма представления экспериментальной информации, необходимой при построении этих соотношений. ~ 2. Сформулирована краевая задача механики сплошной среды, { описывающая термомеханические процессы, протекающие в материале " из осмоленных древесных частиц в условиях прессования. _ 3. Разработана методика и создан универсальный стенд для оп /ределення замыкающих систем уравнений рассматриваемой краевой за . дачи.

4. Экспериментально исследованы общие свойства операторов определяющей связи между нэпрякениями и деформациями для условий плоского прессования. На основе этих результатов получены адек -ватные'структуры этой связи в виде набора реологических моделей. При эте-л э^ект возрастания пластической деформации (в условиях вылеряки образца при постоянной деформации) установлен и иссле -дозэн впервые.

5. Получены необходимые статистические характеристики входных и выходных величин, представляющих деформативные свойства ис следуемого объекта.

0. Установлены определяющие соотношения стружечного пакета. Лзя этом, во-первых, получ'ено экспериментальное подтверидение их приемлемости для материала из древесных частиц различной влажно сти, различного фракционного состава и различных пород древесины (березы, осины; ели и дуба). Во-вторых, получены расчетные зави сйкост» реологических коэффициентов от влажности для древесных частиц из осины и от породного состава для древесных частиц осин берези и ели.

7. Дяя масшнкого счета реологических коэффициентов и других -*э?э*теристик лефермативного ловгдгиия стружечного пакета разраб гаг'ы ллгорЮмы и реализующие их комплексы прикладных программ на алгоритмическом языке ?>оптрэн-1У.

3. результата работы могут быть использованы при проектиро-'¿теич и расчете технологических процессов пэессования в произвол стке Плйтимх материалов из измельченной древесины.

jcmiK сшзилчем '

T - координата, м; T , E - компоненты тензоров напояве -ия и деформации в направлении прессования, [Г]= МПа, [Е] = I; - количество связуюаого по сухому остатку, I; V - в главе 2 лагосодераание - [w] = I, в остальных главах влажность, У; О -степень отверядения связующего, I; Т - температура, К; [?т, , 9, Es, Ev , F,p - термическая, влажнсстная, связанная с отвержением связуиьзго, упругая, вязкая и пластическая части л<?1ор!/з-;ии соответственно; Лт , cCw , vCe - коэффициенты изменения лисиного размера при изменении Т, V/ ,6 соответственно

■ к"1, [рС*] = I, [c£*J = I; Ф - фракционный состав; Т„

■ максимальное напряжение в зксперименте; K.j и Kg, а( , а, , А, I - коэффициенты аппроксимации.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Воскресенский А.К., Ткаченко М.А. Определяющие соотносит при Формировании послойной плотности древесностружечного eott-гета. // Иаучн.тр./ Ь'оск.лесотехн.ин-т. - 198-!. - ВнпЛ59.-С.<11-47.

2. Воскресенонй А.К., Ткаченко М.А. Методика установления определяющих соотновенип струкечного брикета при прессовании

// Научн.тр./.Д!оск.лесотехн.ин-т. - 1985. - Вып.171 - С.9-15.

3. Ткаченко W.A. Исследование напряжений и деформаций стружечного брикета при прессовании.//Научн.тр. Л'оск.лэсотехн.кя-т. -ЬЬб.

- Вып.175.-- C.I3-I6.

4. Ткаченко М.А. О коэффициентах опоеделягавих соотношений стружечного брикета. //Научн.тр./ Моск.лесо'те\н.ин-т, - I???.

- Вып.192. - С.138-143.

5. Тначенко М.А., Реэвевский В.А., Яо.-'.тов С.И. Стенд г. л я исследования деформатизности древесных чаториалов //Научн.тр./ Моск.лесотехн.ин-т. - 1988. - Вып.2СЗ. - П.59-63.

6. Воскресенский А.К., Ткаченко И.А. Исследование де.;ор«а-тивности стружечного материала //Научн.тр./ Уоск.лесотехн.ин-т.

- 1988. - Вып.203. - С.55-58.

7. Ткаченко М.А. Исследование деформативности стру*ечг,ого пакета в зависимости от влажности и породного состава. //Н'.учц. тр./ Иоск.лесотехн.ин-т, - 1989. - Вип.215. - С.28-36.

8. Ткаченко H.A. Деформативность древесностружечного материала //Нзучн.тр./ №ск.лесотехн,ин-т. - 1991. - Рлт.г37.-С.1^-21.

9. A.C. 939297 СССР. МНИ3 в 29 15/00. Способ изготовлен» изделий из древесных частиц со связующий /А.К.Воскресенский,

A.И.Покиток, М.А.Ткаченно. - Р 2612696/29-15. Заявлено 10.05. 1979. Опубл. 23.02.82 г. Бюл. № 24. - 4 с.

10. A.C. 1034924 СССР, \т в 29 15/00. способ изготовлена древесностружечных плит с одновременной отделкой /А.Н.Обливин

B.А.Бакенов, А.К.Воскресенский, В.П.Нореев, А.И.Пожиток, М.А. Ткаченко. - Я 27224427/29-15. Заявлено .14.02,79. Опубл. 15.08 1983. £юл. 30. - 2 с. "