Прогнозування довговічності деревних композитів на основі прискорених випробувань

Abstract

Випробування на довготривалу міцність і довговічність є тривалими і трудомісткими, тому постійно пропонуються нові прискорені методи випробувань. Метою даного дослідження є розробка методу прогнозування довговічності на основі даних, отриманих за стандартних короткочасних випробувань на згинальну міцність. Метод прогнозування заснований на кінетичній концепції міцності твердих тіл. Експерименти проводилися на зразках з конструкційних деревинно-стружкових плит на основі карбамидоформальдегидної смоли. Рівень значущості для межі міцності і часу до руйнування в досліджуваному діапазоні температур – від 273 до 353 °K, а для швидкості навантаження – від 0,81 до 98,25 мм/хв був менше ніж р = 0,05, що вказує на те, що вплив температури і швидкості деформації є статистично значущими. Результати показали, що температура зробила більш істотний вплив на межу міцності, ніж швидкість деформування. У той же час, їх вплив на час до руйнування практично однаковий. Дослідження підтвердили гіпотезу про нелінійні реакції деревних композитів на зовнішні термовологосилові дії. Причиною нелінійності є результат взаємодії змінних факторів між собою, проте це вимагає спеціального подальшого вивчення. Створена методика дозволяє значно скоротити час, необхідний для тестування. Наведені в роботі дані дозволяють верифікувати запропоновану математичну модель, що описує зміну довготривалої міцності композиційних матеріалів на деревних наповнювачах (деревних композитів), а також оцінити вплив зовнішніх факторів на характеристики міцності композиту у процесі виробництва і експлуатації.

Long-term strength and durability tests are long and laborious, therefore new accelerated test methods are constantly being offered. The aim of this study is to develop a method for predicting durability based on data obtained from standard short-term tests for bending strength. The forecasting method is based on the kinetic concept of the strength of solids. The experiments were carried out on samples of structural chipboards based on urea-formaldehyde resin. The significance level for the tensile strength and time to failure in the studied temperature range from 273 to 353 °K, as well as for the loading speed from 0.81 to 98.25 mm/min, was less than 0.05, which indicates that the influence temperatures and strain rates are statistically significant. The results showed that temperature had a more significant effect on the tensile strength than the strain rate. At the same time, their effect on the time to failure is almost the same. Studies have confirmed the hypothesis of a non-linear reaction of wood composites to external thermo-moisture-force effects. The reason for the nonlinearity is the result of the interaction of variable factors with each other, but this requires special further study. The created technique allows to significantly reduce the time required for testing. The data presented in the work allow us to verify the proposed mathematical model that describes the change in the long-term strength of composite materials on wood fillers (wood composites), as well as assess the influence of external factors on the strength characteristics of the composite during production and operation.

Испытания на длительную прочность и долговечность являются длительными и трудоемкими, поэтому постоянно предлагаются новые ускоренные методы испытаний. Целью данного исследования является разработка метода прогнозирования долговечности на основе данных, полученных при стандартных кратковременных испытаний на изгибную прочность. Метод прогнозирования основан на кинетической концепции прочности твердых тел. Эксперименты проводились на образцах из конструкционных древесно-стружечных плит на основе карбамидоформальдегидных смол. Уровень значимости для предела прочности и времени до разрушения в исследуемом диапазоне температур - от 273 до 353 ° K, а для скорости нагрузки - от 0,81 до 98,25 мм / мин был меньше чем р = 0,05, что указывает на то , что влияние температуры и скорости деформации являются статистически значимыми. Результаты показали, что температура сделала более существенное влияние на предел прочности, чем скорость деформирования. В то же время, их влияние на время до разрушения практически одинаково. Исследования подтвердили гипотезу о нелинейной реакции древесных композитов на внешние термовологосилови действия. Причиной нелинейности результат взаимодействия переменных факторов между собой, однако это требует специального дальнейшего изучения. Созданная методика позволяет значительно сократить время, необходимое для тестирования. Приведенные в работе данные позволяют верифицировать предложенную математическую модель, описывающую изменение длительной прочности композиционных материалов на древесных наполнителях (древесных композитов), а также оценить влияние внешних факторов на прочностные композиты в процессе производства и эксплуатации.