Дослідження особливостей деформування та міцності деревини на вдавлення із застосуванням методу голографічної інтерферометрії

Abstract

UK: Постановка проблеми. Коректна оцінка несучої здатності з'єднань критично важлива для забезпечення надійності конструкції. Базовою величиною для розрахунку з'єднань деревяних конструкцій згідно чинних норм є характеристична міцність вдавлення з‘єднувального елемента в масив деревини. Даний параметр може бути визначений за емпіричними формулами або шляхом стандартних експериментальних досліджень. Наразі існує широка база даних про результати експериментальної оцінки напружено-деформованого стану з’єднань дерев’яних конструкцій, яка охоплює визначення типу руйнування, руйнівне навантаження, міцність, залежності «навантаження−деформація» тощо. Тим не менше поєднання стандартних методів дослідження з нестандартними методиками дозволяє отримати більш детальну інформацію щодо харакеру взаємодії елементів з’єднання. Реєстрація переміщень по поверхні або об’єму елемента можлива шляхом застосування методів оптичної фізики, наприклад, лазерної голографічної інтерферометрії. Мета статті − дослідження міцності та особливостей деформування деревини під впливом металевого нагеля із застосуванням методу лазерної голографічної інтерферометрії. Висновки. В результаті експериментальних досліджень отримані криві залежностей «навантаження−переміщення», руйнівні навантаження та максимальні переміщення для випробуваних зразків. На кожному етапі навантаження виконувалась реєстрація інтерферограм та отримано тривимірні графіки деформованої поверхні зразка, які наочно відображають характер та еволюцію взаємодії нагеля з деревиною. Отриманий комплекс даних щодо особливостей деформування, міцнісних характеристиках в подальших дослідженнях буде використано для розробки та верифікації розрахункової моделі болтового з’єднання дерев’яних елементів з урахуванням нелінійної роботи.

RU: Постановка проблемы. Корректная оценка несущей способности соединений критически важна для обеспечения надежности конструкции. Базовой величиной для расчета соединений деревянных конструкций согласно действующих норм является характеристическая прочность вдавливания соединительного элемента в массив древесины. Данный параметр может быть определен по эмпирическим формулам или путем стандартных экспериментальных исследований. На данный момент существует широкая база данных о результатах экспериментальной оценки напряженно-деформированного состояния соединений деревянных конструкций, которая охватывает определение типа разрушения, разрушающую нагрузку, прочность, зависимости «нагрузка−деформация» и т. д. Тем не менее, сочетание стандартных методов исследования с нестандартными методиками позволяет получить более детальную информацию о характере взаимодействия элементов соединения. Регистрация полей перемещений по поверхности или объему елемента возможна с применением методов оптической физики, например, лазерной голографической интерферометрии. Цель статьи – исследование прочности и особенностей деформирования древесины под действием металлического нагеля с применением метода лазерной голографической интерферометрии. Выводы. В результате экспериментальных исследований получены кривые зависимостей «нагрузка−перемещение», разрушающие нагрузки и максимальные перемещения для испытываемых образцов. На каждом этапе нагружения выполнялась регистрация интерферограмм и получены трехмерные графики деформированной поверхности образца, которые наглядно отображают характер и эволюцию взаимодействия нагеля с древесиной. Полученный комплекс данных об особенностях деформирования, прочностных характеристиках в дальнейших исследованиях будет использован для разработки и верификации расчетной модели болтового соединения деревянных элементов с учетом нелинейной работы.

EN: Problem statement. Correct assessment of load carrying capacity of connections is crucial for ensuring the structure reliability. The initial parameter for the calculation of load carrying capacity of the timber structures connections is the characteristic embedment strength (the strength of timber massive under dowel penetration). This characteristic can be determined using empiric formulas or through standard experimental investigation. Currently a wide database on the results of the experimental assessment of stress-strain state of timber structures connections exists, which covers the questions of determination of failure patterns, failure load, strength, “load-deformation” dependences etc. Nevertheless, a combination of the standard investigation methods with non-standard techniques allows obtaining more detailed information about the interaction between elements of the connection. The registration of the displacement fields of the surface or volume of the element is possible using optical physics methods, e.g. laser holographic interferometry. The purpose of the article is to investigate the strength and peculiarities of the deformation of timber under the influence of metal dowel using laser holographic interferometry method. Conclusion. As a result of experimental investigations, load-displacement curves, failure loads and maximum displacements were obtained for the samples tested. At each loading stage, interferograms were recorded and three-dimensional graphs of the deformed surface of the sample were obtained, which clearly represent the nature and evolution of the interaction between dowel and timber. The resulting complex of data on the deformation and strength characteristics in further studies will be used to develop and verify the design model of the dowel connection of timber elements taking into account nonlinear work.