автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Накопление повреждений в деревянных конструкциях и контроль их качества

СР231А ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИ И

цроакгно - эккериентальныя янстд'ут ксицексных дрсеяем строительных ксистегй^я сосгупкя з.а.хучеренхо

п _ 0 - „ ( ШИИСК ям. Кучзрзшсо )

ИИ 0:1

На правах рукспяси

ГУК21 Слег Зладпярсзет

НАКОПЛЕНИЕ ПСЗШДЕНИЯ 3 .¡ЩгЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ И КОНТРОЛЬ ИХ КАЧЕСГНА

Специальность 05.23.01 - строительные конструкции,

зданая а сооружения

Автореферат

дассзртацая т соисканав ученой стэпаяя кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени Государственной Центральное научно-исследовательском в проекгно -экспериментальном институте комплексных проблем строительных конструкций в сооружена! «к.» ¿¿.¿.Кучеренко (ШШСК им. Кучервавэ)»

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - доктор те»вд*всквх 88 J*,

Орофвссор

ОФИЦИАЛЬНЫЕ оппсешш - доктор технических наук,

профессор Б.Б.ПАТУРСЕВ - кандидат технических наук A.A. ПОГОРЕЛЫЕВ

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ. - ЦНИИЭП им. Б.С.Мезенцева

За цеха состоятся 1993г. в час

ва заседании специадизирсканного совета Д. 033.04.01 со защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технически: наук при ордена Трудового Красного Знамени Государственном Центральном научно-исследовательском и проектно -эксперимен -тальном институте комплексных проблем строительных конструкций и сооружений им. В.А.Кучеренко по специальности 05.23.01 "Строительные конструкции,здания и сооружения", по адресу: -109428,Москва, 2-я Институтская ул., 6.

С диссертацией мсяшо ознакомиться в библиотеке ШШСК ш. Кучеренко. ^

Автореферат разослан 9 ¿5' ^^^¿^ЭЭЗг.

Учены* секретарь едгци авизированного совета,

кандидат технических наук I Воробьева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Исследование вопросов надежности деревянных конструкций ( ДК) является весьма актуальной задачей. 3 процессе изготовления и эксплуатации в матер?.а -лах ДК происходят определенные структурные изменения,которые, как правило, приводят к ослаблению,а в отдельных слу -чаях и разрушении конструкций. Практика эксплуатации конструкций показывает,что,несмотря на заводской контроль.часть аз них подвержена более активному разрушении под влиянием эксплуатационных воздействий. Накопление повреждений з материале происходит по-разному и в значительной степени определяется его исходным состоянием. Изучая динамику накопления повреждений, можно в какой-то степени направленно ее регулировать ня стадии изготовления ДК а прогнозировать на стадии эксплуатации.

• Для изучения процессов накопления повреждений и ях контроля может быть использован метод акустической эмиссии (АЭ). Акустический иыпедансныА метод предназначен преимущественно для обнаружения дефектов клеевых соединений я также может быть применен для не разрушавшего контроля качества деревянных конструкций. Применительно к древесным материалам г ДК оба метода изучены недостаточно я требуют проведения дополнительных.исследований.

Дельр работы является исследование динамики накопления повреждений и разработка неразрушающего контроля качества древесных материалов и деревянных конструкций имдедансным методом и методом АЭ. .

Научная новизна. Изучена динамика накопления доврежде -ний в древесине л древесных плитных материалах с дефектами и без дефектов при кратковременном нагружении.а также при эксплуатационных воздействиях ( цикличное силовое»периодическое увлажнение и высушивание,длительное нагружение). Выявлены характерные особенности накопления повреждений в зубчатке клеевых соединениях,соединениях на вклеенных стержнях, клеевых соединениях фолдинг-элементов,клееных прямолинейных и криволинейных деревянных элементах.паркетных досках, балках и панелях различной конструкции,металло-деревяняых фермах с узлами на вклеенных стержнях. Установлена возмож -ность оценки и прогнозирования состояния древесины,древес -ных материалов и конструкций на их основе путем учзта и анализа результатов измерений иыдедансным методом или па -рамвтров акустической эмиссии при контрольном нагружении.

Практическая ценность работы и внедрение. Разработана методика неразрушающего контроля качества древесины,древесных плитных материалов и конструкций из них при изготовле -нии и в процессе эксплуатации с использованием импедансного метода и метода акустической эмиссии. Разработаны и внедрены в производство неразрушашие методы контроля качества фанеры и паркетных досок на ДОК Л 13 в Московской области, неразрушавщий контроль качества паркетных досок на ДСК 160 в Московской области,неразрушгацгЕ контроль ка -чества многослойных элементов не заводе "Авангард" б г.Петрозаводске. Метод неразрушающего контроля включен в проект ГОСТ 862.2 - "Изделия паркетные.Доски и киты паркетные.Общие технические условия".

Апробация работа и публикации. Основные положения диссертационной работы были доложены на Международном симпозиуме "Строение,свойства и качество древесины" , г.Москва - Мытищи, 199С!г.По материалам диссертации опубликовано 15 работ.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных исследований процессов накопления повреждений и оценки качества древесины .древе с -ных материалов а конструкций на их основе импедансным методом и методом акустической эмиссии;

- методика неразрушающего контроля качества древесины, древесных плитных материалов,зубчатых клеевых соединенна,соединений на вклеенных стержнях,клеевых соединений фодданг-элеыентов,клееных прямолинейных и криволинейных деревянных элементов, паркетных досок,балок,панелей,ыеталло-деревянных ферм с узлами на вклеенных стержнях с использованием иуто -дансного метода и метода АЭ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения,четырех глав, "да выводов,списка литературы из 138 наименований а приложения. Общий объем работы 269 страниц,в том числе 82 рисунка, 36 таблиц л 10 страниц приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности диссертационной работы,сформулированы цела исследования.

В первой главе проведен анализ факторов,определяющих надежность деревянных конструкций;рассмотрены применяемые а перспективные методы неразрушающего контроля,которые могут быть использованы для оценка качества ДК а исследования

процессов накопления повреждений в наг; выявлены основные области применения импедансного метода и метода АЭ и проанализированы имеющиеся данные по использовании этих методов для исследования деревянных конструкций и оценки их качества.

Современное представление о прочности твердых тел и механике их разрушения предполагает наличие в материале изначальных дефектов, развитие которых во времени и определяет фактическую надежность изготовленных из этого материала конструкций.

Проведенный анализ факторов,определяющих качество де -ревянных конструкций,показал,что в условиях эксплуатации в древесине ( обладающей ярко выраженной анизотропией свойств вдоль и поперек направления волокон и отличавшейся большой неоднородностью,пороками и дефектами,образовавшимися при изготовлении) происходит неравномерное накопление повреж -дений.в первую очередь в наиболее ослабленных местах пе -рехода одной структуры материала к другой ( от сучка к при-суч: ;вой зоне,в местах клеевых соединений и т.п.),где на -блюдаются наибольшие концентрации напряжений.

Таким образом,надежность ДК в значительной степени определяется наличием в них изначальных дефектов и происходящими в этих конструкциях процессами накопления повреждв -ний.Для обеспечения треЗуемой надежности деревянных конст-т-каий необходимо:

- изучить особенности накопления повреждений в древесных материалах и ДК;

-разработать неразрушаюаие методы контроля качества.

Это позволят контролировать качество ДК при изготовлении и эксплуатации,объективно оценивать их надежность и принимать необходимые меры по устранению дефектов.

Анализ широкой гаммы методов неразрушагщего контроля качества и исследования накопления повреждений показал .что большинство методов,пригодных для древесины и древесных материалов,предназначено для выявления дефектов и,в некоторых случаях,прочностных свойств материалов и соединений. Для оценки качества ДК наибольший интерес представляют два взаимодополняющих метода - импедансный и акустической эмиссии. Первый,относительно простой, универсальный и надетаый, позволяет выявлять дефекты в наружных елгтх массивных элементов,а также в плитных материалах и изделиях из них. Второй метод ( АЭ ) дает возможность оценивать качество материалов и конструкций и,что особенно важно, изучать динамику накопления повреждений в них.

Учитывая изложенное, в соответствии с поставленной целью определены основные задачи исследования:

1. Разработать методику изучения накопления яовреуда -ний и неразрушающего контроля качества древесных материалов и конструкций из них с использованием импедансного метода

и метода АЭ.

2. Исследовать процессы накопления поврг -дений в древесине и древесных плитных материалах ( фанере, ДСП,ДСП) различного качества при кратковременном нагружеяии.

3. Исследовать динамику накопления повреждений в древесине и древесных плитных материалах ( фанере, ДСП, ЦСП) при эксплуатационных воздействиях.

4. Изучить особенности накопления повреждений в зубчатых клеевых соединениях,соединениях на вклеенных стержнях, клеевых соединениях фолдинг-элементов,клееных прямолинейных и криволинейных деревянных элементах,паркетных досках, балках,панелях,металло-деревянных фермах с узлами на вклеенных стержнях.

Вторая глава посвящена разработке методики изучения накопления повреждений и неразрущающего контроля качества древесины и древесных плитных материалов, а также исследованию особенностей накопления повреждений в этих материалах при кратковременном нагруженяи.

Для оценки качества фанеры,древесностружечной и цемент-ностружечной плит импздансным методом использовались два типа дефектоскопов - АД-60 С и АД- 42 И.Излучающий вибра -тор преобразователя дефектоскопа возбуждает в контролируе -мам изделии затухающие иилульсы упругих колебаний,которые принимаются приемным вибратором. Увели чение амплитуды принятого сигнала служит признаком наличия дефекта и может быть оценено количественно по шкале прибора.

Разработана методика неразрушающего контроля импедав-сныы методом,которая заключается в следующем. Вначале изготавливают контрольные образцы с дефектом ( непроклеем, трещиной) и без дефекта. Затем преобразователь дефектоскопе устанавливают поочередно на эти образ.,* с перемещают пс поверхности, определяя необходимую степень усиления сиг -нала,которая позволяет наиболее четко выявлять границы дефекта. После этого на образцах контролируемых изделий проводят сравнительные испытания керазрушаг.. ■ методом Сиэме-

ряя площадь дефектов и величину сигнала дефектоскопа ) а разрушающими методами ( определяя прочностные характеристики). Обработав полученные данные, получают связь между показаниями нераз'усаюцего контроля и результатам раз -рушающих испытаний,что позволяет проводить неразрушающий контроль качества данных изделий.

Для проведения исследований процессов накопления по -вреждений а контроля качества методом акустической эмиссии были использованы портативный специализированный прибор НИ-1,прибор АФ-15 и комплект акустико-эмиссяонной аппаратуры для многофункциональных исследований. Общая схема измерения параметров АЭ такова. На подготовленный к испы -таниям образец или конструкцию устанавливают пьезодатчик, который через предусилитзль подсоединяют к прибору. Затем, по мере нагружения,снимают параметры АЭ. Появление первых сигналов АЭ свидетельствует о начале образования повреждений. Предразрушающее состояние характеризуется,как правило, резким возрастанием активности АЭ.

Неразрушающий контроль качества методом АЭ осуществляют следующим образом.Образцы древесных материалов и ДК подвергают силовому воздействию.При этом схема нагружения должна быть близка к условиям эксплуатации. В процесса на-гружения регистрируют суммарный счет АЭ я величину разрушающей нагрузки. По результатам испытаний'устанавливают связь между величиной суммарного счета АЭ и нагрузкой (рис. I).

У образцов с дефектами прочность ниже и активный рост суммарного счета АЭ наступает при меньшей нагрузке. Об -разцы,показавшие требуемую прочность, являются эталонными.

Ряс. I. Связь между суммарным счетом АЭ (N) и нагрузкой ( Р ) при испытании образца без дефекта (I) и с дефектом (2); Рк - контрольная нагрузка

Исходя из этого задаются величиной минимальной контрольной нагрузки,при которой наиболее четко можно отделить образцы с дефектами от образцов без дефектов по величине сум -марного счета АЗ. Дальнейший неразрушащий контроль основ--~ вается на нагружонии испытываемых материалов и конструкций до контрольной нагрузки я замера величины суммарного счета возникающей при этом акустической эмиссии.Превышение установленного уровня АЭ свидетельствует о наличии дефекта.

Изучение связи между напряжениями и акустической эмиссией проводилось при -спытании на поперечный изгиб образцов из прямослойной древесины и древесины с наклоном волокон.

Были получены следусвде результаты. У образцов из прямослойной древесины в сжатой зоне до нагрузка около 0,4 разруса-ющей напряжения растут пропорционально,а сигналы АЭ отсут -ствуют.Дальнейшее нагружение приводят к нарушению линейной зависимости. В этот момент отмечено появление первых сигналов АЭ. При достижении краевыми напряжениями сжатия предала прочности образуются характерные складки,связанные с местным изломом волокон. Этот процесс сопровождается активным ростом суммарного счета АЭ.

3 растян"тсй зоне связь между нагрузкой я напряжением близка к линейной.Появление АЭ зафиксировано при нагрузке около 0,6 разрушающей. С ростом напряжений акустическая эмиссия увеличивается,резко возрастая к моменту разрушения.

При испытании образцов с наклоном волокон напряжения в сжатой я растянутсл зонах увеличивались подобно образцам с прямослойной древесиной. Однако,характер накопления по -вреждений был иной. Акустическая эмиссия появилась практически одновременно в сжатой и растянутой зонах при нагрузках 0,4-0,5 разрушающей. В этот момент одновременно с про -цессом излома волокон в сжатой зоне начиналось отслоение крайних волокон в растянутой зоне. С увеличением нагрузки эти два процесса или параллельно,активно нарастая, что сопровождалось интенсивным ростом суммарного счета АЭ. Таким образом, между напряжениями а АЗ имеется тесная связь. Процесс образования повреждений.выявляемый о псмопью АЭ, отображает характерные : Ценности изменения напряженного состояния образца.

Характер накопления повреждений в цельной и клеенсй дре-

весине изучался с использование!! метода АЭ при кратковременном нагружении на изгиб .образцов из чистой ( без пороков) древесины, с сучком и с зубчатым соединением. Суммарный счет АЭ N и амплитудное распределение А акустической эмиссии записывали на протяжении всего испытания. На рис. 2 показана полученная зависимость между величиной нагрузки и па раметракп акустической эмиссии - суммарным счетом и амплитудой сигналов.

Представленная картина накопления повреждений в значительной степени объясняет заметную разницу в прочности испытан -ных образцов. Так,процесс накопления повреждений в чистой древесине последователен ( малые повреждения ,затем средние, крупные,образование магистральной трещины и разрушение). В случае древесины с сучком этот процесс аналогичен предыдущему,но заметно ускорен за счет наличия сучка,который по степени влияния на накопление повреждений может быть при -разнен к трещинам средней и крупной величины. У древесины с зубчатым соединением накопление повреждений протекает крайне неровно,наблюдается одновременное параллельное образо -вание повреждений разной величины,что в целом ускоряет процесс развития повреждений и снижает прочность зубчатого соединения.

Экспериментальные исследования пс изучению накопления повреждений в древесине осины, березы и сосцы были выполнены на образцах из чистой древесины и с сучком при испытании на сжатие вдоль волокон. В процессе нагружения измеряли деформацию,напряжения и суммарный счет АЭ. В результате вы -полненные исследований установлена тесная связь между на -

Рис. 2. Зависимость ыехду нагрузкой Р/Рмги и параметрами АЭ - суммарным счетом Ы/Ымах и амплитудой А/Аиах при испытании чиоюй древесины /а/, с сучвои /б/ и с зубча> -I соединением /в/

пряжениями,деформациями и образованием повреждений. При на-гружении ниже предела пропорциональности суммарный счет АЗ растет незначительно. При дальнейшем нагружении прирост деформации и интенсивность АЭ резко увеличивались,происходи -ло активное образование трещин.У образцов с сучками интенсивное образование трещин и активность АЭ отмечены при значительно меньших нагрузках и соответственно снизилась прочность: у осины на 2$, у березы на 3$, у сосны на 2&%.

Изучение возможности применения импедансного метода для контроля качества древесных плитных материалов было выполнено в лабораторных и производственных условиях на образцах фанеры марки ФСФ толщиной 8 мм и марки ФК толщиной 9 мм,образцах древесностружечной плиты толщиной 10мми20мми образцах цементностружечной плиты толщиной 12 мм и 16 мм. Вначале все образцы были поочередно подвергнуты тйатель -ному контролю акустическим дефектоскопом. Для этого с од -ной стороны на каждый образец устанавливали преобразователь и измеряли величину сигнала дефектоскопа. Затем об -разцы были испытаны на статический изгиб до разрушения. Результаты испытаний полностью подтвердили данные неразруша-ющего контроля. Дальнейшие исследования были проведены в производственных условиях,где результаты заводского контроля также подтвердили данные неразрушаицего контроля. В настоящее время на ДОК Л 13 в Московской области внедрен в производство неразрушающий метод контроля качества фанеры.

Ка тех же плитных материалах - фанере, ДСП,ДСП были выполнены экспериментальные исследования,целью которых яв -

лялось выявление особенностей накопления повреждения в них, а также установление связи между прочностью и cytanpuuu счетам АЭ. Образцы были испытанч на статический лзг;:б до разрушения с измерением АЭ. В результате виполненних экспериментов оказалось возможным выделить группы образцов различной прочности. У образцов фонари без дефектов до па- > грузки 0,7-0,8 разрушающей отмечено плавноз нарастание АЭ -происходило постепенное накопление микроразршзов в структуре матерела. При дальнейпем нагружении интенсивность ^Э возрастала и начинался собственно процесс разрусо:щя. У образцов с дефектами активный рост АЭ и начало разрушения • отмечено при 0,3 разрушающей нагрузки образцов без дефектов.

Активный рост АЭ у образцов ДСП без дефектов зафиксирован при нагрузке 0,4-0,5 разрушающей,а у образцов с дефех -тами при 0,2-0,3 разрушающей нагрузки образцов без дефектов,.

Испытания образцов ЦСП без дефектов показав,что разрушение и повышенная активность АЭ начинаются при 0,3 разрушающей .нагрузки. Процесс образования и рззвлтля повре?.дс!и::! в цементностружечноЬ плите ( в отличие от фанери ДСП.клк более ' пластичных материалов) крайне динамичен,разрушение происходит хрупко и сопровождается мощшм звукерач d^oktom. У образцов ЦСП с дефектами уже в начальной стадия кахру/.е-ния отмечено появление значительной АЭ.

Полученные данные позволили установить тесную связь ).•:-жду суммарным счетом АЭ при контрольном нагружелиа образцов и разрушающей нагрузкой.

Построены линейные parpeсскокк-е модела згой сьясл.Прс-

веденные экспериментальные доследования в производственна условиях подтвердили полученную тесную связь между величиной АЭ и прочностными свойствами плитных материалов.

Изучение влияния схемы нагружения на накопление повреждений и прогнозирование прочности материала било выполнено на образцах фанеры марки ССФ при испытании на поперечный изгиб с измерением суммарного счета АЭ. Нагружение производила в сере дине,третях и четвертях пролета.

При одноточечном нагружении наибольшие напряжения возникают в месте приложения нагрузки в узком локализованном объепе материала. Наличие в этой зоне дефектов сразу же проявляется в виде повышенного уровня АЭ и снижения проч -ности образца. Если же дефекты находятся вне этой зоны,то они "не имеют возможности " в должной мере проявить себя я не оказывают существенного влияния ча прочность образца, оставаясь в стороне от процесса.разрушения. Не проявляется при этом в необходимой степени и акустическая эмиссия. Выявленная прочность материала является в определенной сте-' пени условной, полностью не раскрытой.

При двухточечном нагружении значительно большая часть материала испытывает-максимальные напряжения,область активной работы материала существенно расширяется. Соответствен -но все дефекты.оказшзающиеся в этой области, стимулируют образование зон повшенных коьдентраций напряжений и по до-стигеаии наш критических для данного материала значений происходит интенсивное образование трещин,что и фиксируется акустической эмиссией. в этом случае полнее и объективнее выявляются свойства испытываемого материала,в частности, его

прочность.

Роли проведены исследования по изучению возможности оценки качества древесных плитных материалов путем внедрения ин-дентора и замера возникающей при этом акустической эмиссии. Испытания проводились на образцах из ДСП толщиной 20 мм и ЦСП- толщиной 16 мм. С целью определения предела прочности образцы испытали на статический изгиб до разрушения. Затем в каждый из испытанных образцов вдавливали различные типы инденторов: игла,трехгранная пирамида,шарик, цилиндр,клин, полый цилиндр с клиновидными зубьями и с плоской поверхностью. Одновременно измеряли суммарный счет АЭ. Установлено,что при • вдавливании индентора величина суммарного счета АЭ у менее прочных образцов при одной величине контрольной нагрузки оказалась выше,чем у более прочных образцов. Наиболее ста -бальные результаты получены при вдавливании цилиндрического индентора с клиновидными зубьями. Таким образом, установлена принципиальная связь между прочностью ДСП и ЦСП л величине/. АЭ при внедрении индентора,что позволяет оценивать прочностные свойства этих материалов и осуществлять неразрузппст контроль их качества.

В третьей главе приводятся результаты ясследоэлнл!! накопления повреждений в древесине и древесных плитных материалах при эксплуатационных зоздейсгвиях. "лучение прс:;ессп накопления повреждений в цельной а клееной древесине при цикличной нагрузке производилось пп образцах т лр-зпс-снны сосны без дефект он, с сучком л зуЗчатим оседпи^нпо.м.

Цикличные нзгруженпп па аоперетннЛ лчгпб производи..-::: до нагрузка 0,7 разрушающей с частотсй апгрумкия ¡--¡з

в минуту. Часть образцов была подвергнута 7500 циклам нагру-жения,другая - 50000 циклам. Затем все образцы были исды -таны на поперечный изгиб до разрушения. В процессе нагруже-н;;я измеряли суммарный счет и амплитудное распределение АЭ. Полученные данные позволили установить,что в чистой древесине накопление повреждений происходит постепенно от малых к средним и крупным. В древесине с сучком этот процесс значительно ускоряется за счет уже имеющихся средней величины дефектов. При цикличных воздействиях на зубчатое клеевое соединение наблюдается одновременное параллельное образо -ванис малых,средних и крупных повреждений. Наиболее чувствительной к цикличным воздействиям является древесина с зубчатым клеевым соединением.

Накопление повреждений в древесине осины , березы и сосны при пера одическом сжатии вдоль во.,окон изучалось на образцах из чистой древесины и с сучком,которые были подвергнуты 100-кратному нагрухешт до нагрузки 0,5-0,8 разруша -сцей. Затем образцы были испытаны на продольное сжатие до разруасния. В процессе испытаний регистрировали суммарный счет АЭ и измеряли деформацию в средней части образца или непосредственно в зоне сучка. Установлено,что при периода -ческсы сжатии образцов осины,березы и сосны из чистой дре -весины накопление повреждений происходит при нагружении вц^е предела пропорциональности,который после цикличных на-гружаиий снижается на 10-1У образцов с сучком накопление повреждений происходит наиболее интенсивно,что приводит к значительному снижение прочности. Линейная зависимость

между деформациями и напряжениями сохраняется лишь в самом начале нагруженля. Существенных отличий в накоплении по -вреждений у осины, березы и сосны не отмечено.

Изучение особенностей накопления повреждений в древесных плитных материалах при цикличных, силовых воздействиях было выполнено на образцах фанеры марки ФС5 8 (.г., ДСП 20 мм и ЦСП 16 мм. Образцы были подвергнуты 50 циклам наг-ружения на изгиб в середине пролета до нагрузки 0,5 разрушающей. После этого образцы били испытаны на попорсч -ный изгиб до разрушения с измерением суммарного счета АЗ. Установлено,что цикличные силовые воздействия визиваот в фанере,древесностружечной и цемеатностружечной плитах образование и накопление повреждений.которые существенно снижают прочностные свойства этих материалов. Наибольшую опасность цикличные силовые воздействия представляют для хрупких материалов,таких,например, как ЦСП. При образова- • нии микроразрцва из-за малой, вязксст:: разрушения ЦСП сб-разуется и начинает стремительно прорастать мпгистрал: "::я трещина,что приводит к быстрому разрушению 1.:а?ер;:<и1п..

Влияние периодического увлажнения а пнеушиш.пил накопление повреждений изучалось на образцах дрсвес;:нч со ".-и, фанеры марки ЗК и £СЗ, ДСП и Г,СП разных толпп.ч. Чосло 20 циклов увлажнения - су^ка образцов с ос пи л 25 ц;::-\-.оп ; г.::~-ных материалов все образцы били испытаны па сслегрчниЛ изгиб до разрушения с измерением суммарного счота А?. Результаты испытаний показали,что периодическое уьлпг. ь:нпо и высушивание древесины и древесных платных ыат^рпялов ( фг-

нера, ДСП, ДСП ) приводит к образования и. накоплению в них поврогдений.к^торве ослабляют связи метду волокнами и от -дельнилш частицами материала и образуют дополнительные концентрации напряжений,снижая прочностные свойства. На -копление повреждений происходит во веек объеме материала. Характер накопления повреждений и разрушения у образцов после влагностных воздействий в целом идентичен контроль -ним образцам.

Исследование влияния длительной статической нагрузки на накопление повреждений в древесине проводилось на од -разцах из чистой древесины, с сучком и с зубчатым клеевым соединением по специальной методике,включающей ступенчатое нагружение образца на изгиб,его разгрузку на одну ступень, вццер^ку под статической нагрузкой ( 48 часов ),и после -дующее нагруженяе до более высокого уровня с измерением АЭ во время нагрухения и разгрузки. Полученные данные позволили установить следующее: характер процесса накопления и развития повреждений у различных типов образцов одинаков, однако у образцов с сучком и зубчатым соединением накопление повреждений происходит более активно,особенно в завершающей стадии нагружения,когда имеющиеся в образцах'дефекты резко интенсифицируют накопление и развитие поврех -дений.

' Несоблюдение эффекта Кайь^ра особенно заметно в мо -менты достижения концентрациями напряжений критических величин - около 0,3 разрушающей нагрузки,когда происходит перераспределение у выравнивание напряжений за счет интен-

сивного образования микроразрывов в древэсине в дефектах образцов,а также при нагрузке около 0,8 .разрушаще2,когда собственно и начинается недосредстЕенное разрушение образцов.

Аварийное состояние эксплуатируемых дерезянигос кон -струкций может быть выявлено по интенсивному росту сухарного счета АЭ при их подгруженпк.

Четвертая глава посвящена изучения накопления повреж -дений в деревянных конструкциях различного типа л оценке их качества.

Выполненными исследованиями выявлены особенности на -кодления повреждений в клеевых швах фолдинг-элементов л 'установлена возможность оценки качества зтих элементов п;»-педанснш методом и методом АЭ. Указанное методы могут быть использованы для контроля качества фолдииг-элемоктов • и оценки их надежности при изготовлении и в достроечшгх условиях.

Рассмотрены особенности накопления повреждрч::?. в прямолинейных и криволинейных многослоГших клеенпх элзментлх, установлена возможность контроля их качества методом АЭ. Кмдедансный метод показал высокую "узстпнтелы'ость .к ".а -честву сглеивания корпусов лодок ио шпона.Разработана методика контроля качества и передана на завод длг аолользо-вандя в цеховых условиях в качестве пооперационного :!-;рап -рушнезего контроля качества склеивания с последу;х;гм включением его в ТУ на заводскую продукт.

Выполнены исследования по разра5огко нер^зруза-ссто метоса контроля качества склеивания паркетных плппок с ос-

нованием паркетных досок иыпедансным методом. Установлена связь между п-ощадью непроклея паркетных планок.определяемой дефектоскопом, и прочностью приклеивания этих планок при испытании на отрыв. Это позволило разработать методику нзразрушаюцего контроля и внедрить неразрушающий кон -троль в производство на ДОК 13 и ДСК 160 в Московской области. !/.етод неразрушаодэго контроля включен в проект ГОСТ 862.2 - " Изделия паркетные. Доски и щиты паркетные. Общие технические условия".

Изучены особенности накопления повреждений в стропильных балках и кровельных панелях из мелкоразыерных элементов различных конструктивно-технологических, решений. Пока-зано.что использование метода АЭ позчоляет выявлять де -4екты и конструктивные недостатки,объективно оценивая качество и надежность конструкций.

Рассмотрена возмоглость неразрущающего контроля качест-ьа соединений на вклеенных стальных стержнях методом АЭ. Установлена связь между качеством склеивания,характером ■ накопления повреждений и суммарным счетом АЭ.что позволило определить критериальный параметр для контроля качества соединений.

Гспытоаие металлодеревянной формы на вклеенных стерж- ' нях показало широкие возможности метода акустической эмпс-с;:;: по выявлению дефектов и конструктивных недостатков в подобных конструкциях. Своевременно« обнаружение и усиление "слабых" мост дает возможность обеспечить требуемое качество и надежность конструкции.

В целом, как показали испытания различных типов деревянных конструкций.накопление повреждений в перзуга очередь локализуется в наиболее напряженных местах,где действуют гак-сиыальные усилия или имеется дефекты ( конструктивные недостатки) .которые приводят к изменению напряженного состояния элемента или узла и вызывают местные концентрации напряже -ний. Накопление повреждений в -местах расположения дефектов происходит,как правило, скачкообразно,неустойчиво. Глого -численные зоны местных концентраций напряжений помимо постепенного эволюционного накопления и развития повреждений стимулируют параллельные процессы образования крупных по -врежденай.существенно изменяя характер и динамику накопле -ния повреждений,что,в конечном итоге,приводит к снижению прочностных и деформативных характеристик конструкций а их -разрушению в местах расположения изначальных дефектов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВ0.Ш

1. Разработана методика изучения накопления поврегдв -ний в древесине,древесных плитных материалах,а также кон -струкциях на их основе,заключающаяся в нагружеиаа указанных материалов или конструкций,замере параметров возника -ющей при этом акустической эмиссии (суммарного с юта,амплитудного распределения) и сравнении с аналогичными замерзал у контрольных образцов. Использование разработанной мето -дика позволяет прогнозировать работоспособность конструкций на основе дрезесины.

2. Установлена тесная связь нпярям.чаямг.дофер-

кадиями и образованней повреждений при силовом воздействия на образцы сосни,березы и осины. При нагружении выше предела пропорциональности прирост деформаций и интенсивность акустической эмиссии резко увеличивались,происходило ак -тивное образование трещин. В чистой древесине этот процесс развивался последовательно от появления первых микротрещин до образования крупных трещин и разрушения образца, в древесине с суч1саии накопление повреждений происходило более активно,начинаясь практически сразу с образования крупных трещин в присучковой зоне. В зубчатых клеевцх соединениях наблюдалось одновременное образование малых и крупных тре -кин.

3. Установлено,что процесс образ-вания повреждений в цоментностружочной плите отличен от фанеры и древесностру-¡г.ечной плиты,где активность акустической эмиссии нарастает постепенно с увеличением нагрузки. У цементностружечной плите.как хрупком материале, практически до предразрушаю -сего состояния (0,8 разрушающей нагрузки) величина акус — твческой эмиссии незначительна, и резко возрастает только при дальнейшем нагружении.

4. Выявлена связь между наличием дефектов в реальных конструкциях,в том числе - клеевых угловых соединениях фолдинг-элементов,соединениях на вклеенных стержнях,эле -ментах аз цельной и клееной дровесины,балках, панолях по -крытий.моталло-деревянных фермах и величиной суммарного счета акустической эмиссии при их нагрукении.что позволяет оценивать и прогнозировать качество этих соединений и конструкций.

5. Установлено,что при цикличных силовых воздействиях накопление повреждений в древесине и древесных плитных материалах преимущественно локализуется в зонах дефектов,в то время как при периодическом увлатаении и высушивании повреждения накапливаются во всем объеме материала. При длительном- нагружении образцов древесины при нагрузке 0,8 разрушающей отмечено начало активного образования повреждений; причем наиболее интенсивно этот процесс происходит у об -разцов с сучком и зубчатш клеевым соединением.

6. Разработана методика неразрушзпцего контроля качества древесины,древесных плитных материалов и деревянных конструкций методом акустической эмиссии,заключающаяся в па -гружении до контрольной нагрузки а измерении величины суммарного счета эмиссия,превышение которой ранее установленного уровня для контрольных образцов и конструкций C3;:,~,j-тельствует о наличии в них дефектов.

7. Разработана методика неразруааю^ого контроля качества фанеры, древесностружечных и цемситнсструмчних плит, угловых клеевых соединений фоддннг-элементоя,г.ар;:ет1:их досок, ¡¡шоковых конструкций импедансным методом, котсрпл заключается з установлена оптимальной чувствительности г.о-фектоскопа по результатам обнаружения дефектов з ко::трол;-ных образцах,проведена сравнительна испытаний перазру-игкгиа и разругакгиы методами и выявлении сряэз между'показаниями прибора ( площадь дефекта,величина сигнала де^оп-тоскопа ) и прочностными характеристиками материалов а конструкций.

8. На основании проведенных исследований составлены предложения по использованию неразрушающего контроля ка -чества паркетных досок,принятие для пересмотра ГОСТ 862.2-"Изделия паркетные. Доски и шиты паркетные. Общие техни -ческие условия". Неразрушающий контроль качества внедрен на Московских ДОК 1* 13 и ДСК 160, заводе "Авангард" в г. Петрозаводске при приемке продукции.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ковальчук Л.М., Гурин О.В. Исследование процесса накопления и развития повреждений в цельной и клееной древесине при цикличной нагрузке методом акустической эмиссии.

В кн.: Строение,свойства и качество древесины.Международный симпозиум Координационного совет' по современным проблемам древесиноведения. 13-17 ноября 1990г.Москва -Мытищи, 1990., с.148-154. -

2. Ковальчук JI.fi., Гурин О.В., Горяинова Н.Г. Нора эру-, тающий контроль качества склеивания паркетных досок. Деревообрабатывающая пр-сть, 1990, И 4,с.31-32.

3. Ковальчук Л.М., Гурин О.В. Влияние схемы нагружения на прогнозирование прочности фанерных образцов. Изв.ЗУЗов. Лесной журнал, 1991, & 6, с. 65-67.

. 4. Ковальчук Л.М.,Гурин С.В.Применение метода акусти -чоской эмиссии в испытании металлодеревяниой фермы пролетом 18 и. Изв.ВУЗов.Строительство, 1992,.'¿5-6,с. 140-142.

5. Гурин 0.В.,Лукьянов Е.И.Оценка качества вклеивания стержней методом акустической эмиссии.Дефектоскопия,1992, Д 7,с.31-34.