23.3. Схемам развития упругих деформация для реального процесса

Для реального процесса сушки схема развития упругих деформаций (напряжений) в поверхностной зоне материала показана на рис. 36, в. В начале сушки возникает растяжение ( + ) материала с опасностью наружного ело растрескивания, а во второй стадии сжатие ( —) поверхности, следовательно, растяжение в центральной зоне и создается опасность внутреннего растрескивания (раковин). Точки 1—6 показывают по-следовательность развития напряжений в процессе сушки: 1—2 — отсутствие напряжений, 2—3 — их нарастание, 3—4 — спадание их до нуля, 4—5 нарастание сжимающих напряжений и 5—6 — их постепенное спадание (релаксация).

В поверхностной зоне материала напряжения будут положительными в первой и отрицательными во второй стадии сушки (рис. 36, в), а остаточные деформации — только положительные. Они нарастают в первой и уменьшаются во второй стадии сушки (рис. 36, г); точка 4 — их максимум (соответствует нулевым напряжениям на рис. 36, в).

Кривая на рис. 36, г получена в результате интегрирования кривой на рис. 36, в. Участок 2—3 на рис. 36, г (вогнутый) показывает быстрое увеличение остаточных деформаций к концу первой стадии, а участок 4—6 (выпуклый) — медленное спадание этих деформаций в начале второй стадии сушки (от точки 4). Таким образом, остаточные деформации порождаются упругими и следуют за ними по скорости нарастания. Их конечная величина зависит от продолжительности действия и величины упругих деформаций.

Зависимость поперечных предельных упругих деформаций в тангентальном направлении от влажности ω и температуры t в условиях сушки при их одновременном влиянии выражается для древесины сосны следующим уравнением [17]:

Функция предельных остаточных деформаций ε от влажности ω и температуры t древесины при скорости нагружения 0,2 МПа в минуту получена в виде

При замедлении скорости нагружения εост возрастает.

Зависимость мгновенного модуля упругости древесины от ее влажности обратная. Она близка к линейной. Сильно выражена обратная зависимость мгновенного модуля упругости от температуры t. С повышением температуры и влажности древесины упругие деформации уменьшаются быстрее, переходя в остаточные как в закрепленном на концах стержне, так и в сечении пиломатериалов, в которых упругие деформации возникли в процессе сушки (см. рис. 35, ж, з).

Свойства древесины как упруго-вязкого тела необходимо знать потому, что один из основных дефектов сушки — внутренние трещины (раковины) —может быть объяснен только образованием и накоплением остаточных деформаций в нагретой влажной древесине. По этой причине наружные трещины в начале сушки часто не возникают даже при большом перепаде влажности по толщине сортимента. Кроме того, вследствие проявления остаточных деформаций изменяется величина усушки и предотвращается коробление правильно уложенного (закрепленного между прокладками) материала. Это важное свойство древесины должно быть правильно использовано в целях более качественного ее высушивания.

При рассмотрении процессов сушки древесины удобнее анализировать упругие деформации (а не напряжения) поскольку: а) остаточные напряжения не реальны; б) во многих случаях отпадает необходимость в определении модулей упругости (достаточно измерить предельные деформации); в) более доступным для анализа становится явление релаксации — перехода упругих деформаций в остаточные при постоянной их суммарной величине.