EVALUATION OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF WOOD BY THE DRILLING RESISTANCE MEASUREMENTS
Authors: Шарапов Е.С. , Смирнова Е.В. 
Published: July 2024

Мобильное устройство для измерения сопротивления сверлению IML RESI PD-400 и стандартное тонкое буровое сверло (IML System GmbH, Вислох, Германия) использовались для установления взаимосвязи сопротивления древесины сверлению и подаче с плотностью, модулем упругости и пределом прочности бездефектной древесины сосны (Pinus sylvestris L.), бука (Fagus sylvatica L.), дуба (Quercus robur L.) и липы (Tilia europaea L.). Испытания проводились на образцах в абсолютно сухом состоянии, кондиционированных при 20С/65 RH и 20С/90 RH и пропитанных водой при варьируемой скорости подачи тонко-го бурового сверла 0.5, 1.0 и 1.5 м/мин и фиксированной частоте его вращения 2000 мин-1. Получены линейные модели определения плотности, модуля упругости и прогнозирования предела прочности древесины при статическом изгибе на основании данных сопротивления сверлению и подаче. Выявлено отсутствие статистически значимого влияния влажности древесины на определение модуля упругости методом измерения сопротивления сверлению. Значимое влияние влажности для определения плотности древесины установлено для образцов влажностью выше и ниже предела насыщения клеточных стенок. Максимальный эффект на коэффициент детерминации для линейных моделей определения плотности и модуля упругости древесины методом измерения сопротивления сверлению оказывает по-рода древесины. Для всех условий эксперимента сопротивление древесины сверлению являлось оптимальным параметром по сравнению с сопротивлением подаче, обеспечивающим максимальную точность (R2) определения плотности и модуля упругости древесины методом измерения сопротивления сверлению. Предполагается, что установленные моде-ли взаимосвязи между сопротивлением древесины сверлению, модулем упругости и плотностью древесины могут быть использованы для оценки физико-механических свойств и внутреннего состояния древесины для радиального и тангенциального направлений сверления относительно направления волокон.

Mobile tool for wood properties evaluation by the drilling resistance measurements method IML-Resi PD-400 and standard drill bit (IML System GmbH, Wiesloch, Germany) were used for the investigation of correlation between drilling and feeding resistance with density, modulus of elas-ticity and modulus of rupture for defect free Scots pine (Pinus sylvestris L.), European beech (Fagus sylvatica L.), English oak (Quercus robur L.) and Common lime (Tilia europaea L.). Tests were conducted on specimens, which were oven-dried, conditioned at 20 C /65 RH and 20 C /95 RH, and vacuum-impregnated with water at varied feed rates - 0.5, 1.0 and 1.5 m/min and constant drill bit rotational frequency 2000 min-1. Linear models were found for evaluation of density and modulus of elasticity and prediction of modulus of rupture by the drilling and feeding resistance. The impact of the wood moisture content on the evaluation of modulus of elasticity by the drilling resistance measurements was not significant. Effect of moisture content on density evaluation was found for specimens with moisture content above and below the water satura-tion point. The maximum influence on the coefficient of determination for linear models for den-sity and modulus of elasticity evaluation by the drilling resistance measurements had a wood species. For all tests conditions, the drilling resistance was the optimal parameter compared to the feeding resistance providing higher predictive power (R2) for models for density and modulus of elasticity evaluation. It is assumed that the established linear models of the interaction be-tween drilling resistance, modulus of elasticity and density can be used for prediction the internal conditions, physical and mechanical properties of wood for radial and tangential drillings direc-tion in relation to the wood grain direction.