ПОДРОБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Заявку на получение дополнительной информации по этому проекту можно заполнить здесь.
|
Наименование инновационного проекта Методика определения вязкости разрушения клеевых соединений древесины. |
|
Рекомендуемая область пременения В исследовательских и заводских лабораториях для определения качества клееных соединений. |
|
Назначение, цели и задачи проекта Методика определения вязкости разрушения клеевых соединений древесины предназначена для повышения точности оценки прочностных свойств клееной древесины. |
|
Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы 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, 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. (Авдяков Д. В. 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: Авторефератдиссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.-Орел: 2006) |
|
Краткое описание предлагаемого технологического процесса Дефекты соединений клеевых деревянных конструкций могут возникать как в процессе их изготовления (непроклеи), так и со временем в процессе эксплуатации (расслоения). Малый размер указанных дефектов позволяет рассматривать их как начальные трещины и использовать для оценки их состояния аппарат механики разрушения. Оценка прочности при этом сводится к определению критериев, обуславливающих начало неконтролируемого распространения начальных трещин. Для трещины, находящейся в условиях сложного напряжённого состояния, этот критерий записывается в виде:
Где KI,KII,KIII коэффициенты интенсивности напряжений соответственно для трещин, находящихся в условиях нормального отрыва, плоского и антиплоского сдвига. KIC,KIIC,KIIIC - вязкость разрушения, механическая характеристика, определяющая способность материала сопротивляться развитию трещин по указанным типам деформаций. Данную методику можно использовать для определения вязкости разрушения клеевых соединений древесины для трещин плоского и антиплоского сдвига и для трещин нормального отрыва. 1. Определение величины трещиностойкости клееной древесины в условиях плоского сдвига. Установлено, что для определения величины трещиностойкости клееной древесины в условиях плоского сдвига (KIIС) могут быть приняты компактные образцы.
Формула для определения вязкости разрушения имеет вид:
где FС – разрушающая внешняя нагрузка; t- ширина образца; b- длина скалываемой части; l- длина трещины. 2. Определение величины трещиностойкости клееной древесины в условиях антиплоского сдвига. Установлено, что для определения величины трещиностойкости клееной древесины в условиях антиплоского сдвига (KIIIС) могут быть приняты компактные образцы.
Формула для определения вязкости разрушения имеет вид:
где FС – разрушающая внешняя нагрузка; t- ширина образца; b- длина скалываемой части; l- длина трещины.
3. Определение величины трещиностойкости клееной древесины в условиях нормального отрыва.
где FC – разрушающая сила; b- длина скалываемой части; l- длина трещины; Склеивание производится в соответствии с инструкцией по применению каждого вида клея. Применятся древесина влажностью 7- 12%. Образцы, содержащие сучки, трещины, синеву и другие дефекты древесины, отбраковываются. В целях изучения влияния анизотропии материала и неоднородностей клееной композиции, обусловленной анизотропией, требуется производить сортировку деталей образцов по ориентации годичных слоёв по отношению к поверхности склеивания. В результате получается три группы образцов, отличающихся ориентацией годичных слоёв: радиальной, тангенциальной и смешанной. Опыты показывают, что развитие трещины, начинающейся в клеевом слое, в последующем переходит в массивную древесину. Это характерно для всех направлений годичных слоёв. Развитие трещины в клеевом шве при данных условиях происходит только в том случае, если нарушено качество клеевого соединения. Таким образом, полученные показатели в значительной мере отражают свойства древесины. |
|
Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии Установлено, что для трещин плоского и антиплоского сдвига вязкость разрушения одинакова для тангенциального и радиального положения волокон древесины. Для тангенциального направления вязкость разрушения оказывается в среднем на 10% больше, чем для радиального. Испытания, проведённые на партиях образцов со случайным расположением слоёв показали, что около 80% разрушений происходит в древесине с радиальным расположением годичных слоёв. Получаемый в этом опыте показатель трещиностойкости может рассматриваться, как средний для случайной ориентации годичных слоёв по отношению к плоскости склеивания. В результате внедрения методики на практике в ООО «МС-Мастер» (г. Архангельск) получен экономический эффект – 15 %. |
|
Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса Экономия древесины 15-20 %. Снижение трудоемкости на 20-30%. |
|
Новые потребительские свойства продукции Известные аналоги предполагали возможность испытания образцов из цельной древесины. Доказана целесообразность применения методики для определения вязкости разрушения клееной древесины. |
|
Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам Согласно ГОСТ. |
|
Стадия и уровень разработки внедрено |
|
Предлагаемые инвестиции 0,8 млн. руб. |
|
Рынки сбыта Россия, страны СНГ. |
|
Возможность и эффективность импортозамещения На период создания проекта зарубежных аналогов методики, позволяющей оценить качество клееной древесины, не выявлено, т. к. известные аналоги предполагали возможность испытания образцов из цельной древесины. |
|
Возможность выхода на мировой рынок |
|
Срок окупаемости (в месяцах) 54 |
|
Дата поступления материала 04.10.2007 |
Инновации и люди
У павильонов Уральской выставки «ИННОВАЦИИ 2010» (г. Екатеринбург, 2010 г.)
Мероприятия на выставке "Инновации и инвестиции - 2008" (Югра, 2008 г.)
Открытие выставки "Малый бизнес. Инновации. Инвестиции" (г. Магнитогорск, 2007 г.)
Демонстрация разработок на выставке "Малый бизнес. Инновации. Инвестиции" (г. Магнитогорск, 2007 г.)
2007–2024 © Инновации - Бизнесу. Инновации и инвестиции в прорывные технологии