автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Контроль трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины методом статического разрушения образцов

На правах рукописи АВДЯКОВ Дмитрий Владимирович

КОНТРОЛЬ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ ИЗ КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ МЕТОДОМ СТАТИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦОВ

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Орел - 2006

Работа выполнена в Орловском государственном техническом университете

Научный руководитель:

Заслуженный строитель Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Коробко Виктор Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Иванов Борис Рудольфович

Ведущая организация:

кандидат технических наук, доцент Накашидзе Борис Васильевич

Белгородский государственный технологический университет

Защита состоится » р^/ЖЯ'г&СР 200^"года в часов

на заседании диссертационной) совет^ Д.212.182.01 при Орловском государственном техническом университете по адресу: 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29, ауд.212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного технического университета.

Автореферат разослан »

Ученый секретарь диссертационного совета Д.212.182.01 д.т.н., профессор

А.И. Суздальцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. С давних времен древесина являлась важным материалом, используемым человеком для строительства. В настоящее время, несмотря на широкое распространение различных конструкционных материалов из пластмасс, древесина не утратила своего значения благодаря ее уникальным свойствам: малый удельный вес и низкая теплопроводность, высокие прочность и жесткость, стойкость к агрессивным средам и излучениям, способность гасить вибрацию и поглощать энергию ударных нагрузок, эстетичный вид, легкость обработки и склеивания. Цельную и клееную древесину широко применяют для изготовления строительных конструкций и деталей, шпал, крепи для горнорудной промышленности, спортивного инвентаря, мебели и т.д. Кроме того, древесина, в отличие от многих других конструкционных материалов, обладает возобновляемой сырьевой базой и более низкой энергоемкостью при ее заготовке и обработке. Это делает ее вполне конкурентоспособной в условиях ограниченности природных ресурсов Земли.

Наряду с перечисленными достоинствами древесина обладают и рядом недостатков: одним из них (наиболее существенным) является наличие дефектов и повреждений в виде трещин, связанных с воздействием причин силового или технологического характера. При проектировании новых конструкций и изделий из цельной и клееной древесины и их усилении влияние этих пороков приходиться учитывать путем повышения коэффициента запаса прочности, в результате чего увеличивается их материалоемкость. Поэтому одной из первостепенных задач, стоящих перед учеными и исследователями, является изучение причин возникновения трещин, разработка способов их диагностики и контроля, а также способов повышения трещиностойкости изделий и конструкций из цельной и клееной древесины.

Изучением процессов формирования и развития трещин в конструкциях занимается механика разрушения. В последние годы многие базовые принципы механики разрушения успешно применены к металлическим и бетонным конструкциям, в результате чего в нашей стране вышли нормативные документы: ГОСТ 25.506-85 (Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении); ГОСТ 29167-91 (Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении). Появились аналогичные нормативные документы и за рубежом. Что же касается древесины (как цельной, так и клееной), то в России таких документов до сих пор нет, а за рубежом лишь обсуждаются проекты нормативной документации пока только для цельной древесины.

Объектом исследований являются образцы, изделия и конструкции из клееной древесины, а предметом исследований - способы и средства контроля трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины.

Основной целью диссертации является развитие и применение методов контроля трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины, основанных на закономерностях строительной механики и механики разрушения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

- разработать методы определения критической интенсивности освобождения энергии в вершине трещины в образцах из клееной древесины;

- усовершенствовать существующие методики по определению критического коэффициента интенсивности напряжений (КИН) применительно к образцам из клееной древесины;

- определить значения параметров трещиностойкости клееной древесины по первой (нормальный отрыв) и второй (сдвиг) моделям разрушения;

- исследовать влияние на трещиностойкость клееной древесины взаимного расположения ее слоев, геометрических размеров, длительности нагружения;

- разработать метод определения коэффициента интенсивности напряжений в вершине торцевой трещины сдвига для изгибаемых элементов, позволяющий контролировать трещиностойкость клееных деревянных конструкций и изделий в течение всего срока службы без применения ЭВМ;

- на основе выявленных закономерностей трещинообразования разработать способ изготовления клееных деревянных конструкций и изделий, повышающий их сопротивляемость к трещинообразованию.

Методы исследования. При проведении теоретического анализа работы изделий и конструкций из клееной древесины с трещинами использовались классические методы строительной механики и теории упругости, а также методы механики разрушения; при проведении экспериментальных исследований - методы экспериментальной механики, а при обработке полученных результатов - методы математической статистики.

Достоверность научных положений и результатов диссертации подтверждается использованием фундаментальных методов строительной механики и механики разрушения, большим объемом экспериментов, а также сопоставлением полученных экспериментальных результатов с аналогичными результатами исследований других авторов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработаны новые методики определения критической интенсивности освобождения энергии клееной древесины по первой и второй моделям разрушения на малых образцах методом статического нагру-жения и получены их численные значения;

- усовершенствованы существующие методики определения критического коэффициента интенсивности напряжений по первой, второй и смешанной моделям разрушения на малых образцах методом статического нагружения и получены их численные значения;

- на основе предложенных методик построены графические и аналитические зависимости параметров трещиностойкости древесины в зависимости от длины трещины, геометрических размеров элемента и структуры клееной древесины при кратковременной и длительно действующей нагрузках;

- разработан метод определения коэффициента интенсивности напряжений путем анализа напряженно-деформированного состояния в вершине торцовой трещины сдвига в изгибаемых элементах, позволяющий контролировать трещиностойкость изделий и конструкций из клееной древесины в течение всего срока службы без применения ЭВМ.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработанные методики определения критической интенсивности освобождения энергии на малых образцах при статическом нагру-жении, а также усовершенствованные методики определения критического коэффициента интенсивности напряжений первой и второй форм разрушения клееной древесины могут быть использованы для получения стандартизованных численных значений параметров трещиностойкости этого материала;

- разработанный метод определения коэффициента интенсивности напряжений в вершине торцевой трещины сдвига в изгибаемых элементах может применяться для контроля трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины в течение всего срока службы без применения ЭВМ;

- на основе выявленных закономерностей трещинообразования в образцах из клееной древесины разработан способ изготовления клееных деревянных конструкций, повышающий их трещиностойкость, который может найти широкое применение в строительной практике.

Основные результаты работы используются в учебном процессе КурскГТУ и ОрелГТУ при изучении курсов дисциплин "Обследование и усиление строительных конструкций" и "Реконструкция зданий, сооружений и застройки".

Новизна некоторых технических решений подтверждается наличием патента РФ на изобретение, выданного автору.

Научные положения, выносимые на защиту:

- методики определения в лабораторных условиях параметров трещиностойкости клееной древесины;

- результаты исследования влияния на трещиностойкость клееной древесины ее строения, геометрических размеров элементов, длительности нагружения;

- метод определения коэффициента интенсивности напряжений в вершине торцовой трещины сдвига в изгибаемых элементах из клееной древесины;

- способ изготовления клееных деревянных конструкций с повышенной сопротивляемостью клееной древесины трещинообразованию.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Международной научно-технической конференции Белгородской ГТАСМ (Белгород, 2000); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием Воронежской ГЛА (Воронеж, 2001); Международной научно-технической конференции Щецинского ГТУ (Польша, 2002); Международной научно-технической конференции Белгородской ГТАСМ (Белгород, 2002), на Ш-их академических чтениях РААСН (Курск, 2005); на международной научно-технической конференции «Приборостроение -2005» (Винница - Ялта).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 научных работ и получен один патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и двух приложений. Работа изложена на 144 страницах машинописного текса и включает 54 иллюстрации (рисунков и фотографий), 25 таблиц и 13 страниц приложений. Библиографический список включает 128 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена общая характеристика диссертационной работы (обоснование актуальности, научной и практической ценности, методология исследований), формулируются положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен краткий аналитический обзор работ, касающийся проблемы трещиностойкости цельной и клееной древесины, а также изделий и конструкций, выполненных из этих материалов.

Контроль трещиностойкости является важным этапом в процессе оценки ресурса безопасной работы изделий и конструкций из клееной древесины, поскольку учитывает влияние несовершенств структуры материала, дефектов и повреждений в виде трещин силового или техно-

логического происхождения. В настоящее время в нашей стране не существует стандартизованных методов контроля трещиностойкости клееной древесины, однако исследования в этом направлении ведутся. Среди работ отечественных ученых следует отметить публикации A.C. Фрейдина, Р.Б. Орловича, А.Я. Найчука, М.М. Гаппоева, В.А. Кабанова, A.B. Масалова, Е.М. Знаменского, JI.M. Ковальчука; A.C. Прокофьева, а среди зарубежных - публикации К.Д. Райта, М. Б. Фонселиу-са, П. Дж. Густавсона, Дж. Е. Сроули, В.Ф. Брауна, X. Дж. Ларсена, Дж. Д. Баррета, P.O. Фоши, З.Р. Бажанта, A.B. Портера, Дж. Ф. Мерфи.

Трещиностойкость цельной древесины и особенно клееной изучена слабо. Исследования по этой проблеме проводились в основном за рубежом. И хотя было предложено несколько методик для экспериментального определения трещиностойкости цельной и клееной древесины, ни одна из них в нашей стране не стандартизована. Влияние строения древесины, геометрических размеров, времени нагружения на трещиностойкость цельной и клееной древесины пород, произрастающих в нашей стране, практически не изучено, а полученных экспериментально численных значений критического коэффициента интенсивности напряжений и критической интенсивности освобождения энергии для первой и второй моделей разрушения недостаточно для их нормирования. Методики контроля трещиностойкости деревянных клееных конструкций с дефектами типа трещин находятся только в стадии разработки.

На основании проведенного анализа литературных источников сформулированы цели и основные задачи исследования.

Во второй главе приводится описание известных методик определения параметров трещиностойкости клееной древесины по первой, второй и смешанной моделям разрушения и их обоснование.

Критический коэффициент интенсивности напряжений К1С определяется на призматических образцах с краевой трещиной на трехточечный изгиб (SENB-образцах) с геометрическими размерами: t = 140 мм, h = 30 мм, S = 4h = 120мм, а = 0,5h = 15 мм (рис. 1), рекомендованными в методиках зарубежных ученых.

г \ \ ц\ \ \

¥

s=4h

Рисунок 1 7

Трещина

Чтобы оценить влияние толщины годичных слоев и их расположения относительно клеевого шва на трещиностойкость древесины, все образцы были поделены на три группы: с тангенциальным, радиальным и смешанным направлением волокон склеиваемых частей к плоскости клеевого шва (рис. 1а, 16, 1в). Образцы вырезали таким образом, чтобы в каждой серии трещина проходила по одному и тому же клеевому шву. Контролируемым параметром во время экспериментов была разрушающая нагрузка Р^, которая фиксировалась по показанию приборов испытательной машиной.

Критическую интенсивность освобождения энергии С1С определяли на компактных прямоугольных образцах при внецентренном растяжение (СТ-образцах) с геометрическими размерами: I = 140 мм, Ь = 45 мм, а = (0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8)Ь или соответственно 9, 18, 23, 27, 32, 36 мм (рис. 2), которые рекомендованы существующими методиками контроля (для других материалов). При испытаниях по показаниям приборов испытательной машины фиксировалась разрушающая нагрузка Р& и записывалась диаграмма «нагрузка - ширина раскрытия трещины».

Критический коэффициент интенсивности напряжений по второй модели разрушения Кцс определяли на призматических образцах с центральной трещиной на четырехточечный изгиб при кососимметричном нагружении (БОЦТ-образцах) (рис. 3).

Для изучения зависимости критического коэффициента интенсивности напряжений Кцс от отношения длины трещины к высоте образца и от ширины фронта трещины провели испытания двух серий образцов с размерами:

L = 536 мм, s = 652 мм, 2а = 180 мм, ш = 120 мм, t = 140 мм, h = 60 мм;

L = 280 мм, s = 340 мм, 2а = 80 мм, ш = 70 мм, t = 30 мм, h = 60 мм.

0,25Ь

Ь

¡с.

Рисунок 2

Рисунок 3

Такие размеры образцов для цельной древесины при соотношении a/h =1,5 рекомендованы Дж. Ф. Мерфи, а для клееной древесины при a/h = 2/3 - A.B. Масаловым.

Для изучения влияния геометрических размеров на Кис были испытаны 4 серии образцов. Размеры каждой последующей серии образцов (кроме толщины) отличались от предыдущей в два раза:

1 h = 19 мм, s = 216 мм, L = 178 мм, 2а = 58 мм, m = 40 мм, t = 40 мм;

2 h = 39 мм, s = 434 мм, L = 357 мм, 2а = 118 мм, m = 81 мм, t = 40 мм;

3 h = 78 мм, s = 870 мм, L = 715 мм, 2а = 234 мм, ш= 162 мм, t = 40 мм;

4 h = 156 мм, s = 1740 мм, L = 1430 мм, 2а = 468 мм, ш = 326 мм, t = 40 мм.

При проведении эксперимента измеряли разрушающую нагрузку

согласно показаниям испытательной машины.

Критическую интенсивность освобождения энергии Gnc оп~ ределяли на призматических образцах (21 = 120 мм, с = 4 мм, b = (21)/4 = 30 мм, а/b = 0,2; 0,25; 0,3; 0,35 т.е. а = 6; 7,5; 9; 10,5 мм, t = = 140 мм) двумя поперечными надрезами при кососимметричном на-гружении (рис. 4). Основными данными, получаемыми во время эксперимента, были также разрушающая нагрузка Pfr и диаграмма «нагрузка — ширина раскрытия трещины», записываемая испытательной машиной.

Трещиностойкость изгибаемых деревянных клееных элементов с краевыми трещинами в зоне чистого изгиба определяли на балочных образцах с трещиной с поворотом (БОТП-образцах) и размерами: L = = 450 мм, h = 45 мм, t = 40 мм, а = 5, 9 и 15 мм (рис. 5). Контролируемым параметром была нагрузка страгивания трещины Рс и нагрузка, соответствующая полной потери образцом несущей способности Ртах.

Все образцы вырезали из клееных деревянных балок (материал -сосна 2-го сорта, клей ФР-12), изготовленных в заводских условиях на ЭЗСК (г. Волоколамск). Толщина доски в клееном пакете составила 32 мм. Искусственную трещину (пропил) выполняли ножовкой по клеевому

I

//Л?)/. ^—&

Рисунок 4

X

А 7

Рисунок 5

шву, не доводя ее на 2 мм до проектного значения, а затем на оставшееся расстояние заостряли ее с помощью специально изготовленного полотна толщиной 0,1 мм. Такая технология изготовления обеспечивает наибольшую концентрацию напряжений и рекомендована существующими методиками контроля. Влажность всех образцов составила 8... 14%.

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований по выяснениию влияния структуры, геометрических размеров, длительности нагружения на параметры трещиностойкости клееной древесины, получены численные значения этих параметров.

Критический коэффициент интенсивности напряжений по первой модели на основании испытаний БЕКВ-образцов определяли согласно решению Брауна и Сроули по формуле

6МУГ 1с ~ —гт~ у

йг

(1)

где М - изгибающий момент в сечении с искусственной трещиной; У -К-тарировка для данного типа образцов; а - длина искусственной трещины; I и Ь - соответственно ширина и высота поперечного сечения образца. Величину К-тарировки приняли такой же, как и для изотроп-

ных материалов, поскольку из литературных источников известно, что разница между ее значениями для древесины и изотропных материалов составляет не более 1%:

Y = 1,93 —3,09—+ 14,53(—)2 -25,11(—)3 +25,80(—)4 . (2) h h h h

В результате экспериментов было установлено, что существует статистически достоверная разница средних значений критических коэффициентов интенсивности напряжений при р = 0,95 между: смешанным направлением склеиваемых частей и цельной древесиной, составляющая 30,5%; тангенциальным и смешанным направлением склеиваемых частей, составляющая 27%.

Статистически достоверная разница средних значений критического КИН, но при р = 0,9, существует также между: цельной древесиной и радиальным направлением склеиваемых частей, составляющая 16,9%, тангенциальным и радиальным направлениями волокон склеенных частей, составляющая 12,7%.

Статистически обоснованного различия между средними значениями Kjc не было обнаружено для следующих пар: смешанное и радиальное направление волокон склеиваемых частей, цельная древесина и тангенциальное направление склеиваемых частей.

Критический коэффициент интенсивности напряжений без учета направления волокон составил Kic=286,73 кПа м1/2.

По результатам сравнения полученных значений с данными работы A.B. Масалова пришли к заключению об отсутствии статистически достоверной зависимости между Кю и отношением длины трещины к высоте образца в пределах изменения отношения a/h = 0,25...0,50. Это значит, что высокая точность выполнения искусственной трещины по длине образца, размеры которого изменяются в указанных пределах, не является необходимым условием, поскольку практически не влияет на значения коэффициента KiC.

Критическую интенсивности освобождения энергии по первой модели разрушения определяли методом податливости на основании испытаний СТ-образцов, в результате чего получили GIC= 730,68 Н/м; критический коэффициент интенсивности напряжений вычисляли по известной формуле

v2"

К1С^.3,74

1 -3,380|^1+5,572Î-g-

(3)

где Pfr — разрушающая нагрузка. В результате при рекомендованной длине трещины при a/h = 0,45...0,55 получили К1С = 194,86кПа-м1/2.

Анализ полученных результатов показал, что используемая методика пригодна для контроля параметра для клееной древесины с помощью СТ-образцов методом податливости.

Критический коэффициент интенсивности напряжений вычисляли также по известной из литературных источников формуле, полученной для деревянных БОЦТ-образцов при соотношении геометрических размеров 1<а/Ь^

КПС= + 0,72-^у ,

th th

(4)

где Кис " критический коэффициент интенсивности напряжений второй формы разрушения; 2,8 и 0,72 — параметры, характеризующие орто-тропные свойства древесины; М и <3 — внутренние усилия, возникающие в сечении, непосредственно перед вершиной трещины; Ь и I — высота и толщина образца соответственно.

= -2,8- 107hJ + 9227692h + 916853,3

Кпс, Пан"

2000000 1800000 1600000 1400000

= 2165530t +1284596

1200000

О 0,039 0,078 0,117 0,156 h, м

0,04

0,14

Рисунок 6

Рисунок 7

По результатам испытаний БОЦТ-образцов с отношением полудлины трещины к высоте образца a/h - 1,5 при h = 39 мм критический коэффициент интенсивности напряжений по второй модели разрушения

составилКпс =1234,78кПа-м1/2; при Ь = 78мм - КПс =1468,8кПа-м1/2 ;

при h = 156мм - Кцс = 1685,12 кПа-м1/2. Зависимость КцС - h (рис.6) статистически достоверна и ее можно описать функцией Кпс = -2,8 • 107h2 +9227692h + 916853,3 .

Получена также зависимость КИН от толщины образца (рис. 7):

Кпс =21655301 +1284596. Кроме того, анализируя результаты испытаний БОЦТ-образцов, пришли к выводу, что увеличение отношения полудлины трещины к

высоте образца a/h от 2/3 до 1,5 (как рекомендовал A.B. Масалов) устраняет смятие древесины в опорных частях. Это дает возможность более корректно определять значения Кцс.

Критическую интенсивности освобождения энергии определяли методом податливости на основании испытаний призматических образцов с двумя поперечными надрезами при кососимметричном нагруже-нии. При этом получили значение контролируемого параметра без учета направления волокон древесины: Gnc = 2394,69 Н/м .

Анализ результатов испытаний показал, что методика определения Gnc для клееной древесины с помощью призматических образцов с двумя поперечными надрезами при кососимметричном нагружении методом податливости вполне пригодна.

Критический коэффициент интенсивности напряжений на основании испытаний БОТП-образцов определяли по формуле:

_ M 16(h-a)V с ~~ t(h - а)3 у (h - а)3 + а3 ' W

где M - изгибающий момент, возникающий в вершине трещины от действия нагрузки Pc •

Кк .3125097 (k/h)1 +1591775 (o/h)-95159

1200000 800000 400000 О

О 0,11 0,22 0,33 a/h, м

Рисунок 8

В результате получили: при a/h = 0,11 KjC =117,75 кПа-м1/2, при

a/h = 0,2 К1С = 348,2 кПа • м1/2 , при a/h = 0,33' К1С = 770,45 кПа • м1/2. Данную зависимость (рис. 8) аппроксимировали функцией

К1С =3125097 (a/h)2 +1591775 (a/h)-95159 .

При сравнении с данными, полученными на SENB-образцах, была построена зависимость

К1с,(ботп) =Kic,(senb)-(n013,17(a/h)2+5619,58(a/h)-335,35).

Было также установлено, что при a/h = 0,11 энергии для поворота трещины не требуется. Для диапазона отношения a/h = 0,11...0,33 сила, при которой начинается рост трещины Pc, на 28% ниже, чем сила, при

которой элемент полностью теряет несущую способность Ртах , то есть

В результате длительных испытаний БОТП-образцов было установлено, что при уровне нагружения 0,8К1С рост трещины произошел в среднем через 2,5 часа (у = 26%); а при уровне нагружения 0,7KiC - через 7,9 суток (у = 20,1%). Прогиб в середине пролета образцов, при котором появлялись трещины, при всех уровнях нагружения в среднем составил Ô = 1/201L (7 = 15%). При испытании крупноразмерного БОТП-образца (пролет L = 2500 мм, высота сечения h = 152 мм, толщина t = 130 мм, a/h = 0,11 т.е. а = 18 мм) появление магистральных трещин было зафиксировано при нагрузке 27,4 кН, соответствующей KiC = 161,73 кПа м п при прогибе в середине пролета ô = 1/145L. После увеличения нагрузки до l,235KiC = 200 кПа-м1/2 крупноразмерный образец потерял несущую способность через 99,6 суток. Ширина раскрытия трещины, двигающейся по клеевому шву, в среднем в 2,6 раза выше ширины раскрытия трещины, двигавшейся исключительно по цельной древесине, что свидетельствует о том, что трещиностойкости цельной древесины ниже по сравнению с клеевым швом.

В четвертой главе сформулированы рекомендации по использованию известных и разработанных в диссертации методик для контроля трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины. Предложен метод расчета деревянных клееных изделий конструкций с трещинами сдвига с использованием метода сечений, позволяющий «вручную» определять несущую способность таких элементов.

Суть этого метода иллюстрируется на примере консольной балки прямоугольного сечения, нагруженной сосредоточенной силой на ее конце, со сквозной торцовой трещину (рис. 9-а). Эта задача может быть представлена в виде суммы двух расчетных схем:

- консольная балка сплошного сечения пролетом L — с нагружена двумя изгибающими моментами Мс /2 = F-с/2 (рис. 9-6);

- та же балка нагружена двумя силами F/2 (рис. 9-в).

Для первой схемы нагружения (рис. 9-6) запишем условие равенства нулю равнодействующей всех сил, направленных вдоль оси ОХ:

приняв гипотезу распределения касательных напряжений тм по длине балки

Pc/Ртах =0,72.

тах

(6)

Рисунок 9

Согласно принципу Сен-Венана при х = Ь касательные напряжения тм = 0 > тогда значение равнодействующей Тт от тм с учётом (7) будет

определяться из выражения h h

Гт= JtMdx= jl

KT

-)dx = K,

(B)

(их л/яЬ' о о

В верхней части балки равнодействующая Тст от ст^ находится по известной из сопротивления материалов формуле

3 Мс

(В)

Тогда с учетом (6), (7) и (9) КИН по второй модели разрушения от действия тм будет определяться по формуле

КИМ

3 Мс [я

2 h Vh '

(10)

которую можно представить в ином виде:

Kiim=tVtcYm, (11)

где т = (3/2) • F/h - номинальное значение касательного напряжения, определенного по формуле Журавского на уровне нейтральной линии

балки для ее единичной ширины; Ум = л/с/(рЬ) - К-тарировка (формы); р - коэффициент, значение которого в первом приближении в соответствии с принципом Сен-Венана можно принять равным единицы, но в дальнейшем требуются его уточнение.

Рассматривая вторую расчетную схему (рис. 9-в) и используя известную формулу для определения нормальных напряжений

= Р'(Ь-с)/\У2, (12)

при условии распределения касательных напряжений тд по длине балки получим

тО = тК-г==т' (13>

где (14)

\ПС

Кпд - КИН, характеризующий поле напряжений в вершине трещины от действия поперечной силы ; х — координата по оси ОХ с начальной точкой отсчета на торце балки.

Равнодействующую Тт от тд найдем по формуле

тсс с

Тт = |тдс1х = 2КПд Л--• (15)

Учитывая равенство нулю равнодействующей всех сил по оси ОХ, а также уравнения (13), (14) и (15), КИН по второй модели разрушения от действия тд можно определить по формуле

КПд = тл/лсУд , (16)

Тогда, с учетом суммарного действия поперечной силы и изгибающего момента, К-тарировку, согласно решениям для двух частей данной задачи, полученным выше, можно определить из выражения

Следовательно,

К11 = К11м + К11д = тл/^(¥м + ¥д), (19)

Сравнивая графически известные решения данной задачи (полученные методом конечных элементов и граничных коллокаций) и предложенное решение на примере консольной балки длиной Ь = 8 м и высотой сечения Ь = (0,5; 1,0; 1,5; 1,9) м, можно сделать вывод об удовлетворительной согласованности графиков К-тарировок (рис. 10).

Рисунок 10 - Сопоставление К-тарировок, полученных методом сечений МС, методом конечных элементов ВР и методом граничных коллокаций Мег, а - Ь = 8 м, Ь = 0,5 м, б - Ь = 8 м, Ь = 1 м, в - Ь = 8 м, Ь = 1,5 м, г - Ь = 26,882 м, И = 1,9 м Примечание. В случае а для решения, полученного Баретом и Фоши ВР, рекомендованные соотношения размеров элемента бьыи нарушены

Используя формулу (19), был произведен расчет реальной деревянной балки со сдвиговой трещиной (балка из клееной древесины «Аква-парка» по ул. Черкизовской в г. Москве) длиной Ь = 26,882 м, высотой сечения Ь = 1,9 м, шириной I = 0,44 м, имеющей сквозную торцовую трещину длиной 13 м. При этом нашли, что для восстановления несущей способности этой балки требуется стержней приблизительно в 2 раза меньше, чем при расчете с помощью классической теории прочности.

В соответствии с принципами механики разрушения, учетом формы графика К-тарировки (18) (рис. 10) и зависимостям критического коэффициента интенсивности напряжений по второй модели разрушения, полученным нами (рис. 6 и 7) и А.В. Масаловым, можно сделать вывод о том, что трещиностойкость клеевых соединений на сдвиг будет тем выше, чем больше рабочая площадь клеевого соединения.

На основе этой закономерности нами разработан способ изготовления изделий и конструкций из клееной древесины, защищенный патентом на изобретение РФ. При его реализации с появлением трещины увеличивается

■ ■ я

■ ■ я

■ ■

■ ■ я

■ ■ я

■ ■

■ ■ я

■ ■ я

ее «рабочая поверхность», повышается критический коэффициент интенсивности напряжений, снижается величина собственных напряжений трансверсального растяжения и, тем самым, увеличивается трещиностой-кость конструкций, изготовленных указанным способом.

Суть этого способа заключается в том, что пласта лент фрезеруют и одновременно выбирают канавки в приповерхностной зоне и в середине противоположной пласта ленты по ширине (рис. 11). Расстояние от боковых кромок до крайних канавок принимается 10-15 мм, что равно глубине равновесных колебаний влажности древесины при эксплуатации. Такое исполнение конструкции пакета приводит к снижению растягивающих напряжений, перпендикулярных плоскости клеевых соединений, защите от коробления лент, их изгиба в поперечном направлении и неравномерного изменения толщины. Глубину канавок выполняют равной их двойной ширине, которую в свою очередь принимают 0,02 ширины ленты. Кроме того, во время запрессовки производят дополнительное высушивание приповерхностной зоны.

Предложенный способ, помимо снижения собственных напряжений трансверсального растяжения, предотвращения перенапряжения клеевых соединений в приповерхностной и средней зонах и физической усталости древесины в конструкциях при колебаниях температуры и влажности окружающей среды, как уже отмечалось, увеличивает рабочую поверхность потенциально возможной трещины, повышая трещиностойкость клееной конструкции в целом, поскольку возникающая трещина либо гасится в канавке с клеем, либо огибает ее по криволинейной поверхности.

4 . ^

Рисунок 11

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Обобщая результаты исследований, проведенных в диссертационной работе, можно сделать следующие выводы.

1 Разработаны новые и усовершенствованы существующие методики для определения параметров трещиностойкости (критического коэффициента интенсивности напряжений и критической интенсивности освобождения энергии) клееной древесины на малых образцах при их статическом нагружении до разрушения и получены их численные значения.

2 Исследовано влияние длины .трещины, масштабного эффекта и структуры клееной дреьесйяь1чна ее трещиностойкость при действии кратковременной и длительной нагрузок.

3 Разработан метод определения коэффициента интенсивности напряжений путем анализа напряженно-деформированного состояния в вершине торцовой трещины сдвига в изгибаемых элементах, позволяющий контролировать трещиностойкость изделий и конструкций из клееной древесины в течение всего срока службы без применения ЭВМ.

4 На основе выявленных физических эффектов в процессе тре-щинообразования в изделиях из клееной древесины разработан способ изготовления клееных деревянных конструкций, повышающий сопротивляемость клееной древесины к трещинообразованию.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Kabanov, V. Determination off mode II stress-intensity factor for cracked wood beams [Text] / V. Kabanov, A. Masalov, D. Avdyakov // V konfertncja naukowa Szczecinska РВА, Szczecin, 2002. - P. 39-42.

2. Авдяков, Д.В. Влияние длительности нагружения на трещиностойкость изгибаемых деревянных клееных элементов [Текст] / Д.В. Авдяков // Сб. тезисов докладов Всероссийской научно-технической конференции Белгородской ГТАСМ, Белгород, 2002. - С. 7-12.

3. Авдяков, Д.В. Методика определения критической интенсивности освобождения энергии разрушения при сдвиге для клееной древесины [Текст] / Д.В. Авдяков // Курский ЦНТИ, 2003. И/Л № 039-62-03.

4. Авдяков Д.В. Методика определения критической интенсивности освобождения энергии разрушения нормального отрыва для клееной древесины [Текст] / Д.В. Авдяков // Курский ЦНТИ, 2003. И/Л № 039-64-03.

5. Авдяков Д.В. Расчет и усиление деревянных клееных элементов с торцовыми трещинами сдвига с позиций механики разрушения [Текст] / Д.В. Авдяков // Сб. научных трудов XXXII Всероссийской научно-технической конференции, ПГАСА, Пенза, 2003. - С. 5-8.

6. Коробко, В.И. Контроль трещиностойкости строительных конструкций из клееной древесины [Текст] / В.И. Коробко, Д.В. Авдяков // Сб. трудов международной научно-технической конференции «Приборостроение 2005», Винница-Ялта-2005.-С. 147-153.

7. Авдяков Д.В. Методика контроля трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины с дефектами в виде трещин нормального отрыва. [Текст] / Д.В. Авдяков, Коробко В.И. // Строительная механика и расчет сооружений. - 2006. - № 5. - С. 50-53.

8. Коробко В.И. Контроль трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины [Текст] / В.И. Коробко, Д.В. Авдяков // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. — 2006. — №11. - С. 15-16.

9. Патент РФ №2198091МПК КЛ.7 В 27 М 1/02 Способ изготовления клееных деревянных конструкций / В.В. Бредихин, В.А. Кабанов, Д.В. Авдяков. Опубл. В БИ, №4, 2003.

[ьных аппаратов. <fa? 2006 г.

КГСХА.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР НАУЧНЫХ И МЕТОДИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ПРОБЛЕМЕ КОНТРОЛЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ

1.1 Подходы к оценке параметров трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины.

1 2 Обзор исследований по трещиностойкости цельной и клееной древесины.

1.3 Цель и задачи диссертационной работы.

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИК КОНТОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ

2 1 Первая модель разрушения - нормальный отрыв.

2 1.1 Разработка методики измерения критического коэффициента интенсивности напряжений Кю.

2.1 2 Разработка методики измерения критической интенсивности освобождения энергии С|с.

2 2 Вторая модель разрушения - сдвиг.

2 2 1 Разработка методики измерения критического коэффициента интенсивности напряжений Кис.

2 2 2 Разработка методики измерения критической интенсивности освобождения энергии вис.

2 3 Методика исследования трещиностойкости клееной древесины изгибаемых элементов с краевыми силовыми трещинами в зоне растяжения.

Актуальность темы. С давних времен древесина являлась важным материалом, используемым человеком для строительства. В настоящее время, несмотря на широкое распространение различных конструкционных материалов из пластмасс, древесина не утратила своего значения благодаря ее уникальным свойствам: малый удельный вес и низкая теплопроводность, высокие прочность и жесткость, стойкость к агрессивным средам и излучениям, способность гасить вибрацию и поглощать энергию ударных нагрузок, эстетичный вид, легкость обработки и склеивания. Цельную и клееную древесину широко применяют для изютовления строительных конструкций и деталей, шпал, крепи для горнорудной промышленности, спортивного инвентаря, мебели и т.д. Кроме того, древесина, в отличие от многих других конструкционных материалов, обладает возобновляемой сырьевой базой и более низкой энергоемкостью при ее заготовке и обработке. Это делает ее вполне конкурентоспособной в условиях ограниченности природных ресурсов Земли.

Наряду с перечисленными достоинствами древесина обладают и рядом недостатков: одним из них (наиболее существенным) является наличие дефектов и повреждений в виде трещин, связанных с воздействием причин силового или технологического характера. При проектировании новых конструкций и изделий из цельной и клееной древесины и их усилении влияние этих пороков приходиться учитывать путем повышения коэффициента запаса прочности, в результате чего увеличивается их материалоемкость. Поэтому одной из первостепенных задач, стоящих перед учеными и исследователями, является изучение причин возникновения трещин, разработка способов их диагностики и контроля, а также способов повышения трещиностойкости изделий и конструкций из цельной и клееной древесины.

Изучением процессов формирования и развития трещин в конструкциях занимается механика разрушения. В последние годы мноше базовые принципы механики разрушения успешно применены к металлическим и бетонным конструкциям, в результате чего в нашей стране вышли нормативные документы: ГОСТ 25.506-85 (Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нафу-жении); ГОСТ 29167-91 (Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружепии). Появились аналогичные нормативные документы и за рубежом. Что же касается древесины (как цельной, так и клееной), то в России таких документов до сих пор нет, а за рубежом лишь обсуждаются проекты нормативной документации пока только для цельной древесины.

Объектом исследований являются образцы, изделия и конструкции из клееной древесины, а предметом исследований - способы и средства контроля трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины.

Основной целью диссертации является развитие и применение методов контроля трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины, основанных на закономерностях строительной механики и механики разрушения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

- разработать методы определения критической интенсивности освобождения энергии в вершине трещины в образцах из клееной древесины;

- усовершенствовать существующие методики но определению критического коэффициента интенсивности напряжений (КИН) применительно к образцам из клееной древесины;

- определить значения параметров трещиностойкости клееной древесины по первой (нормальный отрыв) и второй (сдвиг) моделям разрушения;

- исследовать влияние на трещиностойкость клееной древесины взаимного расположения ее слоев, геометрических размеров, длительности нагружения;

- разработать метод определения коэффициента интенсивности напряжений в вершине торцевой трещины сдвига для изгибаемых элементов, позволяющий контролировать трещиностойкость клееных деревянных конструкций и изделий в течение всего срока службы без применения ЭВМ;

- на основе выявленных закономерностей трещинообразования разработать способ изготовления клееных деревянных конструкций и изделий, повышающий их сопротивляемость к трещинообразованию.

Методы исследования. При проведении теоретического анализа работы изделий и конструкций из клееной древесины с трещинами использовались классические методы строительной механики и теории упругости, а также методы механики разрушения; при проведении экспериментальных исследований -методы экспериментальной механики, а при обработке полученных результатов - методы математической статистики.

Достоверность научных положений и результатов диссертации подтверждается использованием фундаментальных методов строительной механики и механики разрушения, большим объемом экспериментов, а также сопоставлением полученных экспериментальных результатов с аналогичными результатами исследований других авторов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработаны новые методики определения критической интенсивности освобождения энергии клееной древесины по первой и второй моделям разрушения на малых образцах методом статического нагружения и получены их численные значения;

- усовершенствованы существующие методики определения критического коэффициента интенсивности напряжений по первой, второй и смешанной моделям разрушения на малых образцах методом статического нагружения и получены их численные значения;

- на основе предложенных методик построены графические и аналитические зависимости параметров трещиностойкости древесины в зависимости от длины трещины, геометрических размеров элемента и структуры клееной древесины при кратковременной и длительно действующей нагрузках;

- разработан метод определения коэффициента интенсивности напряжений путем анализа напряженно-деформированного состояния в вершине торцовой трещины сдвига в изгибаемых элементах, позволяющий контролировать трещиностойкость изделий и конструкций из клееной древесины в течение всего срока службы без применения ЭВМ.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработанные методики определения критической интенсивности освобождения энергии на малых образцах при статическом нагружении, а также усовершенствованные методики определения критического коэффициента интенсивности напряжений первой и второй форм разрушения клееной древесины могут быть использованы для получения стандартизованных численных значений параметров трещиностойкости этого материала;

- разработанный метод определения коэффициента интенсивности напряжений в вершине торцевой трещины сдвига в изгибаемых элементах может применяться для контроля трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины в течение всего срока службы без применения ЭВМ;

- на основе выявленных закономерностей грещинообразования в образцах из клееной древесины разработан способ изготовления клееных деревянных конструкций, повышающий их трещиностойкость, который может найти широкое применение в строительной практике.

Основные результаты работы используются в учебном процессе Курск-ГТУ и ОрелГТУ при изучении курсов дисциплин "Обследование и усиление строительных конструкций" и "Реконструкция зданий, сооружений и застройки".

Новизна некоторых технических решений подтверждается наличием патента РФ на изобретение, выданного автору.

Научные положения, выносимые па защигу:

- методики определения в лабораторных условиях параметров трещиностойкости клееной древесины;

- результаты исследования влияния на трещиностойкость клееной древесины ее строения, геометрических размеров элементов, длительности нагруже-ния;

- метод определения коэффициента интенсивности напряжений в вершине торцовой трещины сдвига в изгибаемых элементах из клееной древесины;

- способ изготовления клееных деревянных конструкций с повышенной сопротивляемостью клееной древесины трещинообразованию.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Международной научно-технической конференции Белгородской ГТАСМ (Белгород, 2000); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием Воронежской ГЛА (Воронеж, 2001); Международной научно-технической конференции Щецинского ГТУ (Польша, 2002); Международной научно-технической конференции Белгородской ГТАСМ (Белгород, 2002), на Ш-их академических чтениях РААСН (Курск, 2005); на международной научно-технической конференции «Приборостроение - 2005» (Винница - Ялта).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 научных работ и получен один патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и двух приложений. Работа изложена на 144 страницах машинописного текса и включает 54 иллюстрации (рисунков и фотографий), 25 таблиц и 13 страниц приложений. Библиографический список включает 128 наименований.

4.4 Основные выводы по главе IV

1 Сформулированы рекомендации по использованию известных и разработанных в диссертации методик для контроля трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины.

2 Разработан инженерный метод расчета деревянных клееных изделий конструкций с трещинами сдвига с использованием метода сечений, позволяющий «вручную» определять несущую способность таких элементов. Результаты расчета, полученные с помощью этого метода, в сравнении с результатами, найденными численными методами (методом конечных элементов, методом граничных коллокаций), хорошо согласуются между собой.

3 Разработан способ изготовления деревянных клееных деревянных конструкций, защищенный патентом РФ на изобретение, который повышает стойкость клееной древесины к трещинообразованию на стадии эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Анализ литературных источников и нормативных документов по контролю трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины показал, что в настоящее время в нашей стране имеются разработанные стандарты только по контролю трещиностойкости металлов и бетона. Какие-либо стандартизованные методики для определения параметров трещиностойкости цельной и клееной древесины отсутствуют; нет достаточного количества данных по различным породам древесины для нормирования этого параметра.

2 В диссертации разработан метод контроля трещиностойкости изделий и конструкций из клееной древесины путем определения критической интенсивности освобождения энергии и показана возможность их практического применения. Предложено определять критическую интенсивность освобождения энер1 ии нормального отрыва (в/) по результатам испытания прямоугольных компактных образцов на внецептренное растяжение (СТ-образцов), а критическую интенсивность освобождения энергии сдвига (ви) - методом податливости по результатам испытаний призматических образцов с двумя поперечными надрезами и кососимметричным нагружением.

3 В известные методики определения критического коэффициента интенсивности напряжений, характеризующего трещиностойкость клееной древесины, внесены дополнения, упрощающие процедуру изготовления и испытания призматических образцов с краевой трещиной на трехточечный изгиб (БЕЫВ-образов) по первой модели разрушения и позволяющие получать более корректные результаты при испытании балочных образцов с центральной трещиной на четырехточечный изгиб при кососимметричном нагружении (БОЦГ-образцов).

4 Проведен большой объем экспериментальных исследований по изучению влияния на трещиностойкость клееной древесины структуры материала, высоты и толщины элемента, длины трещины и длительности нагружения. Образцы для испытаний изютавливались из сосны с использованием клея ФР 12.

4.1 По результатам испытаний СТ-образцов получены значения G 1С= 730,68 Н/м и К]С = 194,86 кПа -м1/2.

4.2 По результатам испытаний SENB-образцов в зависимости от направления склеенных частей получены следующие значения Кк> 1

- К1С = 326,91 кПа • м " для тангенциального направления;

- К1С = 238,86 кПа-м1/2 для смешанного направления;

- К]С = 285,5 кПа • м1/2 для радиального направления;

- К]С = 343,62 кПа • м1/2 для цельной древесины.

Различие средних значений критических коэффициентов интенсивности напряжений между смешанным направлением склеиваемых частей и цельной древесиной составило 30,5%; а между тангенциальным и смешанным направлениями склеенных частей - 27%. Эти показатели статистически достоверны с вероятностью р = 0,95. При вероятности р = 0,9 между цельной древесиной и клееной с радиальным направлением склеенных частей различие составляет 16,9%, а при тангенциальном и радиальном направлении склеенных частей - 12,7%. Различия между средними значениями К1С не выявлено для следующих пар: смешанное и радиальное направление склеиваемых волокон, а также цельная древесина и клееная с тангенциальным направлением склеенных частей. Критический коэффициент интенсивности напряжений без учета направления волокон

1 i-y составил К1С = 286,73 кГ1а-м

4.3 По результатам испытаний призматических образцов с двумя поперечными надрезами при кососимметричном нагружении получили:

- при тангенциальном направлении волокон склеенных частей относительно клеевого шва G11С = 3717,15 Н/м ;

- при смешанном G пс = 728,11 Н/м ;

- при радиальном GMC =3952,83 Н/м ;

- без учета направления волокон GI)C = 2394,69 Н/м.

5 Построены зависимости критического коэффициента интенсивности напряжений по второй модели разрушения Кцс от высоты и ширины элемента.

6 Установлено, что нагрузка при которой начинается рост трещины в БОТП-образцах, не равна нагрузке Рпт, при которой элемент полностью теряет несущую способность, Рс /Р^ = 0,72.

7 Длительные статические испытания малоразмерных БОТП-образцов показали, что при уровне нагружения 0,8Kic рост трещины произошел в среднем через 2,5 часа (7 = 26%), а при уровне нагружения 0,7К]С - через 7,9 суток (7= 20,1%). При этом прогиб в середине пролета образцов составил ô = 1/20IL (7= 15%). При испытании крупноразмерных БОТП-образцов появление магистральных трещин было зафиксировано при нагрузке 27,4 кН, соответствующей

1 /О

Kic = 161,73 кПа-м , при прогибе в середине пролета ô = 1/145L. После увеличения нагрузки до l,235Kic = 200 кПа-м1/2 крупноразмерный образец терял несущую способность через 99,6 суток.

8 Анализ зависимости ширины раскрытия трещины от строения материала крупноразмерного элемента типа БОТП при длительном нагружении показал, что трещина, двигавшаяся но клеевому шву, имела ширину раскрытия в среднем в 2,6 раза выше, чем та, которая двигалась по цельной древесине.

9 Разработан метод определения коэффициента интенсивности напряжений в вершине торцовой трещины сдвига для изгибаемых элементов, позволяющий контролировать трещиностойкость клееных деревянных изделий и конструкций в течение всего срока службы без применения ЭВМ

10 На основе установленных закономерностей при контроле трещино-стойкости различных образцов разработан способ изготовления деревянных клееных деревянных изделий и конструкций, повышающий сопротивляемость клееной древесины к трещинообразовапию.

1. Atlury, S.N. Application of an assumed displacement hybrid element procedure to two-dimensional problems in fracture mechanics Text. / S.N Atlury, A.S. Kobayashi, M. Nakagaki // Am. Inst. Aeronaut, and Astronaut, 1974. Paper No. P. 74-390.

2. Banks-Sills, L. Reappraisal of the quarter-point quadrilateral element in liner elastic fracture mechanics Text. / L. Banks-Sills, Y.Bortman // Int Fract. 25, 1984. Paper No.-P. 169-180.

3. Barrett, J.D. Effect of crack-front width on fracture toughness of Douglas-fir Text. / J.D. Barrett // Eng. Fract. Mech, 1976. №8(4) P. 711 -717.

4. Barrett, J.D. Fracture mechanics and the design of wood structures Text. / J.D. Barrett // Philosophical Transaction Royl Society of London, 1976. A.299 -P. 217-226.

5. Boatright, S.W.J. On the statistical approach to fracture toughness variations with specimen size in wood Text. / S.W.J. Boatright, G.G.Garret // Eng. Fract. Mech., 1980.№13-P. 107-110.

6. Boatright, S.W.J. The effect of microstructure and stress state on fracture behavior of wood Text. / S.W.J. Boatright, G.G.Garret // J. Mater. Sei., 1983. №18(7)-P. 2188-2199.

7. Bowie, O.L.,. Central crack in plane orthotropic rectangular sheet Text. / O.L. Bowie, C.E. Freese // Int. J. Fract. Mech., 1972. №8(2) P. 49-58.

8. Cook, R.D. Concepts and applications of finite element analysis Text. / R.D. Cook // 2nd ed. John Wiley and Sons, Inc., 1981. 345 p.

9. Cook, T.S. A crritical review of anisotropic Fracture mechenics Text. / T.S. Cook, C.A. Rau // In: Prospects of fracture mechanics. Sih van Eist, and Broek, eds., 1974.-P. 509-523.

10. Cramer, S.M. Failure modeling of wood structural members Text. / S.M. Cramer, J.R. Goodman, J. Bodic, F.W. Smith // Struct Res. Rept., Colorado State Univ. Ft. Collins, Colo, 1984 No 51.

11. DeBaise, G.R. Morphology and mechanics of wood fracture Text. / G.R. DeBaise, A.W. Porter, R.E. Pentoney // Mater. Res. and Stand., 1966. №6(10) -P. 493-499.

12. Domel, D.R. Effect of orthotropic material properties on stress intensity factor calculations Text. / D.R. Domel, F.W. Smith // Dept. of Mech. Eng. Colorado State Univ., Ft. Collins, Colo, 1986. № 8(3) P. 253-259.

13. Ewing, P.D. Thickness and moisture content effect in the fracture toughness of Scots pine Text. / P.D. Ewing, J.G. Williams // J. Mater. Sei., 1979. №14. -P. 2959-2966.

14. Fawkers, A.J. An assessment of crack tip singularity models for use with isoparametric elements Text. / A.J. Fawkers, D.R.J. Owens, A.R. Luxmore // Eng. Fract. Mech., 1979. №11 P. 143-159.

15. Foschi, R.O. Stress intensity factors in anisotropic plates using singular isoparametric elements Text. / R.O. Foschi, J.D. Barrett // J. Numer. Meth. in Eng., 1976. №10(6)-P. 1281-1287.

16. Foschi, R.O. Longitudinal shear stress in wood beams Text. / R.O. Foschi, J.D. Barrett // A design method. Can. J. Civil Eng., 1977. №4(3) P.363-370.

17. Galagher, R.H. A reveiw of finite element techniques in fracture mechanics Text. / R.H. Galagher // Numerical methods in fracture mechanics. Luxmoore and Owens, eds. Civil Eng. Dept., Univ. College Swansea, Swansea, U.K., 1978. -358 p.

18. Ghandi, K.R. Analysis of an inclined crack centrally placed in an orthotropic rectangular plate Text. / K.R. Ghandi // J. Strain Analysis, 1972. №7. -P. 157-163.

19. Griffith, A.A. The phenomens of rupture and flow in solids Text. / A.A. Griffith // Philosophical Transactions Royal Society of London, 1920. Series A,221 -P. 163-198.

20. Henshell, R.D. Crack tip finite elements are unnecessary Text. / R.D. Henshell, K.G. Shaw // Int. J. Mech., 1975. №9 P.495-507.

21. Hunt, D.J. Mode II fracture toughness of wood measured by a mixed-mode test method Text. // D.J. Hunt, W.P. Croager // J. Mater. Sei. Letters, 1982. №1 -P.77-79.

22. Johns, K. Duration of load effects in lumber Text. // K. Johns, B. Madsen // Part I: A fracture mechanics approach. Can. J. Civil Eng., 1982. №9(3) P.502-514.

23. Johnson, J.A. Crack initiation in wood plates Text. // J.A. Johnson // Wood Sei., 1973. №6(2)-P.151-158.

24. Lei, Y-K. Fracture toughness of oriented flakeboard Text. / Y-K. Lei, J.B. Wilson // Wood Sei., 1980. № 12(3) P. 154-161.

25. Lei, Y-K. A model for predicting fracture toughness of flakeboard Text. / Y-K. Lei, J.B. Wilson // Wood Sei, 1981. №13(3)- P. 151-156.

26. Leicester, R.H. Fracture strength of wood Text. / R.II. Leicester // Presented at 1st Australian Conf. Eng. Mater, Univ. of New South Wales, Sydney, Australia, 1974. p729-742.

27. Mai, Y.W. On the velocity-dependent fracture toughness of wood Text. / Y.W. Mai // Wood Sei, 1975. №8(1)- P.364-367.

28. Mall, S. Criterion for the mixed mode fracture of wood Text. / S. Mall, J.F. Merphy, J.E. Shottafer // Am. Soc. Civil Eng. Mech, 1983. №109(3) P.680-690.

29. Mandel, J.F. Stress intensity factors for anisotropic fracture test specimens of several geometries Text. / J.F. Mandel, F.J. McGarry, S.S. Wann, J. Im // J. Composite Mater, 1974. №8 P. 106-116.

30. Mindess, S. Effect of constant deformation rate on the strength perpendicular to the grain of Douglas-fir Text. / S. Mindess , J.S. Nadeau, J.D. Barrett // Wood Sei., 1976. №8(4) P.262-266.

31. Mindess, S. Crack propagation in notched wood specimens with different grain orientation Text. / S Mindess, A. Bentur// Wood Sei. and Technol., 1966. №20 P.145-155.

32. Murphy, J.F. Stregth of wood beams with end splits Text. / J.F. Murphy // Res. Pap. FPL 347. USDA Forest Serv., Forest Prod. Lab., Madison, Wis., 1979. -12 p.

33. Murphy, J.F. Using fracture mechanics to predict failure of notched wood beams Text. / J.F. Murphy // Proc. 1st Inter. Conf. on Wood Fracture, Banff, Alberta, 1979. P. 159-163.

34. Murphy, J.F. Mode II wood test specimen-beam with center split Text. / J.F. Murphy // Proc. 1st Inter. Conf. on Wood Fracture, Banff, Alberta, 1980. P.224-235.

35. Murty, W. Stress intensity factor using quarter point element Text. / W. Murty, S. Valliappan, I.K. Lee // Am. Soc. Civil Eng., J. Eng. Mech., 1985. №111(2)- P.203-217.

36. Nadeau, J.S. Fracture mechanics: An overview Text. / J.S. Nadeau // Proc. 1st Inter. Conf. on Wood Fracture, Banff, Alberta, Forintek Canada Corp., 1979. -P. 175-186.

37. Parhizgar, S. Application of the principles of linear fracture mechanics to the composite materials Text. / S. Parhizgar, L.W. Zachary, C.T. Sun //Int. J. Fract., 1982. №20- P.3-15.

38. Pearson, R.G. Application of fracture to the study of the tensile strength of structural lumber Text. / R.G. Pearson // Holzforschung, 1974. №28(1) P. 11-19.

39. Pellicane, P.J. Ultimate tensile strength analysis of wood Text. / P.J. Pellicane // Dept. of Forest and Wood Sei, Colorado State Univ., Ft. Collins, Colo, 1980.-357 p.

40. Petterson, R.W. Prediction of fracture toughness of conifers Text. / R.W. Petterson, J. Bodig// Wood and Fiber Sei., 1983. №15(4)- P.302-316.

41. Porter, A.W., On the mechanics of fracture in wood Text. / A.W. Porter // Forest Prod. J., 1964. № 14(8) P.325-331.

42. Pu, S.L. The collapsed cubic isoparametric element as a singular element for crack problems Text. / S.L. Pu , A. Ilussain, W.E. Lorensen // Int. J. Eng. Meth. Eng., 1978. №12 P.l 727-1742.

43. Rudy, T.C. Effect of grain angel orientation on the fracture toughness of wood adhesive systems Text. / T.C. Rudy // M.S. thesis, Dept. of Forestry and Forest Products. VPI & SU, Blacdburg, Va, 1977. 341 p.

44. Schniewind, A.P. A fracture mechanics approach to the tensile strength perpendicular to grain of dimension lumber Text. / A.P. Schniewind, D.E. Lyon // Wood Sei. and Technol., 1973. №7 45-59.

45. Schniewind, A.P. Effect of specific gravity, moisture content, and temperature on fracture toughness of wood Text. / A.P. Schniewind, N. Ohgama, T. Oaki, T. Yamada // Wood Sei., 1982. № 15(2) P. 101 -109.

46. Schniewind, A.P. On the fracture toughness of Douglas-fir wood Text. / A.P Schniewind, R.A. Pozniak // Eng. Fract. Mech., 1983. №2 P.223-233.

47. Smith, T.W. Fracture mechanics analysis of butt joints in laminated wood beams Text. / T.W. Smith, D.T. Penney// Wood Sei., 1980. №12(4)- P.227-235.

48. Tomin, M. Influence of wood orthotropy on basic equations of linear fracture mechanics Text. / M. Tomin // Drevarsky Vyskum, 1971. №16(2) -P.219-230.

49. Tomin, M. Influence of anisotropy on fracture toughness of wood Text. / M. Tomin // Wood Sei., 1972. №5(2) P. 118-121.

50. Triboulot, P. Validity of fracture mechanics concepts applied to wood by finite element calculations Text. / P. Triboulot, P. Jodin, G. Pluvinage // Wood Sei. and Technol., 1984. № 18 P.51 -58.

51. Walsh, P.F. The interaction of butt joints Text. / P.F. Walsh // J. Inst. Wood Sei., 1973. №6(2) P.22-27.

52. Walsh, P.F. Linear fracture mechanics in orthotropic materials Text. / P.F. Walsh // Eng. Fract. Mech., 1972. №4 P.533-541.

53. Williams, J.G. Fracture in anisotropic media, cracks, and fracture Text. / J.G. Williams, M.W. Birch // STP 601. Am. Soc. Test, and Mater., 1976. №27(4) -P.125-137.

54. Wu, E.M. Aplication of fracture mechanics to anisotropic plates Text. / E.M. Wu // Am. Soc. Mech. Eng., J. Appl. Mech., 1967. №34(4) -P.967-974.

55. Rudy, T.C. Glueline fracture of wood adhesive compact tension-specimen at various grain orientation configurations Text. / T.C. Rudy, Jonhnson J.A.// Proc of the 1st Inter. Conf. of Wood Fracture. Banff, Alberta. 1978. 221 p.

56. Fritzsche, K.P. Biegetrager mi Kerbe Text. / K.P. Fritzsche / Universität Munchcn, 1985.-185 p.

57. Соловьев, B.B. Исследование трещиностойкости клееных соединений древесины для трещин нормального отрыва Текст. / В.В. Соловьев, М.В. Румянцев // Изв. Вузов. Лесной журнал, 2000. № 5-6. С. 128-132.

58. Pizio S. Die Anwendung der Bruchmechanic zur Bemessung von Holzbauteilen, untersutcht am durchbrochenen und am ausgeklinkten Text. / Trage

59. Zurich: Baustatik und Stahlbau, ETH Honggerberg, Schweiz, Publikation. 1991. №91-1 -P. 185-201.

60. Fonselius, M. Long-term fracture toughness of wood Text. / M. Fonselius // For. Prod. Lab. Espoo, 1991. 48 p.

61. Barrett, J.D. Duration of load and probability of failure in wood Text. / J.D. Barrett, R.O. Foschi // Part I. Modeling creep rupture. Can. J. Civ. Eng., 1978 №5 -P.505-514.

62. Barret, J.D. Duration of load and probability of failure in wood Text. / J.D. Barrett, R.O. Foschi // Part II. Constant, ramp and cyclic loadings. Can. J. Civ. Eng. 5, 1978. -P.515-532.

63. Gerhards, C.C. Effect of duration and rate of loading on strength of wood and wood-based materials Text. / C.C. Gerhards // Madison, U.S. For. Serv. Res. Pap. FPL283. U.S. For. Pro. Lab, 1977. 24p.

64. Gerhards, C.C. Pair machine and strength prediction of lumber Text. / C.C. Gerhards // Wood Sei, 1976. №8 P. 180-187.

65. Hearmon, R.F. Moisture content changes and creep of wood Text. / R.F. Hearmon , Paton J.M // For. Prod. J. August, 1964. №5 P.357-359.

66. Johns, K. Duration of load effects in lumber Text. / K. Johns , B. Madsen // Part I: A fracture mechanics approach. Can. J. Civ. Eng, 1982. №9 -P.502-514.

67. Madsen, B. Duration of load tests for wet lumber in bending Text. / B. Madsen // For. Prod. J. 25, 1975. №5 P.33-40.

68. Madsen, B. Duration of load tests for dry lumber in bending Text. / B. Madsen //For. Prod. J. 23, 1973. №2 P.21-28.

69. Madsen, B. Time-strength relationship for lumber Text. / B. Madsen, J.D. Barrett // Vancouver, BC, Univ. B.C., Dep. Civ. Eng., Struct. Res. Ser. Rep,1975.№13 182p.

70. Madsen, B. Duration of load effects in lumber Text. / B. Madsen, K. Johns // Part II: Experimental data. Can. J. Civ. Eng., 1982a. №9 P.515-525.

71. Madsen, В. Duration of load effects in lumber Text. / B. Madsen, K. Johns // Part III: Experimental data. Can. J. Civ. Eng., 1982b. №9 P. 526-536.

72. Pearson, R.G. The effect of duration on the bending strength of wood Text. / R.G. Pearson // Holzforschung 26, 1972. №4 P. 153-158.

73. Schniewind, A.P. Creep-rupture life of Douglass-fir under cyclic environmental conditions Text. / A.P. Schniewind // Wood Sei. Technol., 1967. №1. P.278-288.

74. Parks, D.M. A stiffness derivative finite element technique for determination of crack tip stress intensity factor Text. / D.M. Parks // Int. J. Fract., 1974. №10(4)-P.487-502.

75. Wright, K. Application of fracture mechanics: Fracture toughness of Finnish wood Text. / K. Wright, E.K.M. Leppavoury // Tech. Res. Center of Finland, Lab. Struct. Eng. 1984.-54 p.

76. Barrett, J.D. Mode II stress-intensity factors for cracked wood beams Text. / J.D. Barrett, R.O. Foschi //Eng. Fract. Mech, 1977. №902 P.371-378.

77. Schniewind, A.P. Fracture toughness and duration of load factor II. Duration factor for cracks propagating perpendicular-to-grain Text. / A.P. Schniewind // Wood and Fiber, 1977. №9(3) P.216-226.

78. ASTM Standard test method for plain strain fracture toughness of metallic materials Text., Designation E 399, Philadelphia, 1983. - 432 p.

79. Махутов H.A., Панасюк В.В., Морозов В.М. и др. Определение характеристик трещиностойкосги (вязкости разрушения) при статическом нагружении: Метод, указ. М., 1994.

80. Heckel, К. Einfurung in die technische Anwendung der Bruchmechanic Text. / K. Heckel // München, Wien, 1991. 54 p.

81. Boatright, S.W.J., Garret G.G. The effect of microstructure and stress state on the fracture behavior of wood Text. / S.W.J. Boatright, Garret G.G. / Journal of Materials Science. 1983. V.18 P.2181-2199.

82. Wrioght, K. Fracture mechanics testing of wood methods for mode 1 and mode 2 Text. / K. Wrioght, M. Fonselius // Combining materials, design, prodaction and properties, RILEM, 1987. - 243p.

83. Bostrom L. Method for determination of the softening behavior of wood and the applicability of a nonlinear fracture mechanics models: Doctoral Thesis Report TVMB- 1012. Lund. Sweden, 1992.

84. Масалов А.В. Трещииостойкость изгибаемых клееных элементов // Автореф. дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1992. - 25с.

85. Гаппоев, M.M. Использование кососимметричной схемы нагружения определения сдвиговых характеристик стеклопластика АГ-4С Текст. / М.М. Гаппоев, МЛ. Турклец; Моск. гос. стр. ун-т. М., 1988. - 15с. - Депон ВНИИС Госстроя СССР. 1988. № 8601.

86. Гаппоев, М.М., Турклец МЛ. Прочность стеклопластика АГ-4С /6:1/ при совместном действии нормальных сжимающих и касательных напряжений Текст. / М.М. Гаппоев, M.JI. Турклец; Моск. гос. стр. ун-т. М., 1988. - Юс. -Депон ВНИИС Госстроя СССР. 1988. № 8602.

87. Bazant, Z.P. Size effect in blunt fracture: Concrete, rock, metal Text. / Z.P. Bazant // Journ. of Eng. mech., 1984. № 110 P.518-535.

88. Bazant, Z.P. Mechanics of distributed cracking Text. / Z.P. Bazant // American Society of Mechanical Engineers. USA, 1986.

89. Гаппоев М.М. Оценка несущей способности деревянных конструкций методами механики разрушения // Автореф. дис. Докт. техн наук. М, 1996. -34 с.

90. Панасюк, В.В. Механика разрушения и прочность материалов Текст.: Справ, пособие в 4-х тт./ В.В. Панасюк и др. Киев: Наукова думка. 1988. -480 с.

91. Murphy, J.F. Strength of wood beams with end splits Text. / J.F. Murphy // USDA Forest Service Research Paper FPL 347, Forest Products Laboratory, Madison, Wise, 1979- 12 p.

92. Brown, W.F. Plane strain crack toughness testing of high strength metallic materials Text. / W.F. Brown, Srowley J.E // ASTM STP 410, Philadelphia, 1966. -353 p.

93. ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещипостойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. Текст. М.: Изд. стандартов, 1982. - 62с.

94. Larsen, II.J. The fracture energy of wood in tension perpendicular to the grain. Results from a joint testing progect Text. / H.J. Larsen, P.J. Gustafsson // Lisbon, 1990.-62c.

95. Жак, C.M. Результаты натурного обследования деревянных клееных конструкций Текст. / С.М. Жак, С.Б. Турковский // Промышленное строительство, 1970. №2. С. 20-22.

96. Турковский С.Б. Исследование надежности клееных деревянных конструкций покрытий в условиях эксплуатации: Дис. канд. техн. наук. М, 1970.- 138 с.

97. Кувшинов, А.П. Учет толщины слоев при расчете деревянных клееных конструкций Текст. / А.П. Кувшинов, Ю.Ю. Славик // Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1977. № 5 С. 22-26.

98. Буслаев Ю.Н. Исследование влияния отрицательной температуры и влаги на долговечность клееных элементов деревянных конструкций: Дис. канд. техн. наук. J1., 1982. 228 с.

99. Турковский, С.Б. Результаты натурных обследований деревянных клееных конструкций Текст. / С.Б. Турковский, Ю.А. Варфоломеев // Промышленное строительство. 1984. №6 С. 19-20.

100. Турковский, С.Б. Опыт применения деревянных клееных конструкций в Московской области Текст.: в 2-х т. / С.Б. Турковский, В.Г. Курганский, Б.Г. Почерняев. М.; Стройиздат, 1987 - 244с.

101. Квасников, E.H. О прочности и надежности деревянных балок и форм Текст. / E.H. Квасников // В сб. научн. тр. ЛИСИ: Повышение надежности и долговечности строительных конструкций, 1972.-CAI 67.

102. Испытания и освидетельствование моста через р. Курлак в Воронежской области Текст.: научно-технический отчет Воронежского ИСИ №167.-Воронеж, 1965.

103. Предварительное заключение о состоянии моста через р. Курлак по результатам освидетельствования испытаний Текст.: научно-технический отчет Воронежского ИСИ №181. Воронеж, 1966.

104. Кабанов В.А. Влияние температурно-влажностных воздействий на прочность и выносливость клеевых соединений деревянных балок Текст.: дис. канд. техн. наук. Л., 1982. - 233с.

105. Совершенствование конструкций и методов расчета деревянных мостов с клеевыми и комбинированными соединениями Текст.: научно-технический отчет ИС 09 - 72174, ГИПРОДОР11ИИ. - М., 1974.- 121с.

106. Haggis, M.W. Study of checking and delamination in glulam bridge members Text. / M.W. Haggis, E.N. Aplin // Engineering Journal, 1969. June. P.44 -48.

107. Партон, B.B. Механика упругонластического разрушения Текст. / В.В. Партон, Морозов Е.М. M.: 11аука, 1985. - 235с.

108. Kabanov, V. Fracture toughness of bended glued laminated timber members Text. / V. Kabanov, A. Masalov // Wood in engineering structures. The fifth international symposium. Kocovce, Slovakia, 1996 P.44-50.

109. Barret, J.D. Mode II stress-intensity factors for cracked wood beams Text. / J.D. Barret, R.O. Foschi // Eng. Fr. Mech., 1977. v.9 P.371-378.

110. Морозов, E.M. Метод сечений в теории трещин Текст. / Е.М. Морозов // Изв. вузов. Стр-во и архитектура, 1969. № 3. С.22-25.

111. СНИП II.В 4-71. Деревянные конструкции Текст. М.: Стройиздат, 1972 — 41с.

112. Матушкин, Н.Н. Обработка результатов измерений и планирование эксперимента: Курс лекций / H.II. Матушкин. Пермь: Изд. Пермского ун-та. 1977.-46 с.

113. Marshall, S. White Influence of Resin Penetration on the Fracture Toughness of Wood Adhesive Bonds Text. / S. White Marshall // Wood Science, 1977. Vol 10, N1 P.6-13

114. Сенькевич, A.B. К вопросу определения вязкости разрушения древесины при антиплоском сдвиге Текст. / А.В. Сенькевич // Лесной журнал. 1993. № 2-3-С.117-123

115. Митропольский, А.К. Техника статистических вычислений Текст. / А.К. Митропольский. М.: Наука, 1971. - 576 с.

116. RILEM Draft Recommendation (50 EWC). "Determination of the Fracture Energy of Mortar and Concrete by means of Three-Point Bend Tests on Notched Beams", Materials and Structures, Vol. 18, N 106, July - August, 1985. -290 p.

117. RILEM Report 7 "Fracture mechanics of concrete", ed. by L. Elfgren, London, Chapman and Nell, 1989.-28 p.

118. RILEM Report 5 (89 FMT), "Fracture Mechanics Test Methods for Concrete", ed. by S.P. Shan and A. Carpinter, London, Chapman and Nell, 1991. -30 p.

119. Ханин, M.B. Изнашивание и разрушение полимерных композиционных материалов Текст. / М.В. Ханин, Г.П. Зайцев М.: Химия, 1990.-254 с.

120. Методические рекомендации MP 65-82. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей. Методы определения характеристик трещиностойкости при статическом растяжении и изгибе. М.: Госстандарт, 1982. 30 с.

121. Kabanov, V. Determination off mode II stress-intensity factor for cracked wood beams Text. / V. Kabanov, A. Masalov, D. Avdyakov // V konfertncja naukowa Szczecinska РВА, Szczecin, 2002. P.39 - 42

122. Патент РФ №2198091МПК KJI.7B 27 М 1/02 Способ изготовления клееных деревянных конструкций / Бредихин В.В., Кабанов В.А., Авдяков Д.В. Опубл. В БИ, №4, 2003.1. ГУП ЦШШСК им. Кучеренко132