Весьма утрированная формула работы лыж, с натягом применимая к цельным деревянным. Если же лыжа набрана из тонких дощечек, (у поскрякова три слоя, как я только что посмотрел), то каждый слой будет работать и на сжатие и на растяжение.
Ответом на эту цитату может служить пост 1702 Виктора Айно.
На выпуклой стороне волокна растягиваются, а на вогнутой – сжимаются. В этом можно убедиться, если с той и другой стороны балки сделать надрезы; на выпуклой стороне они разойдутся, а на вогнутой – сойдутся.
Если на боковой стороне балки нанести прямоугольную сетку, то будет видно, что переход от сжатых волокон к растянутым и наоборот происходит непрерывно и что между ними есть нейтральный слой, то есть волокна, длина которых при изгибе не изменяется.
При плоском изгибе нейтральный слой образует цилиндрическую поверхность, образующие которой лежат в поперечных сечениях и называются нейтральными линиями. Нейтральные линии, так же как и нейтральный слой служат границами между растягивающими и сжимающими напряжениями. На самой нейтральной линии напряжений нет.
Т.е. если принять каждую кольцевую полосу за клееный слой, то все слои находящиеся выше нейтральной линии будут сжаты, а все слои ниже нейтральной линии – растянуты.
Для нескольких не склеенных слоёв картинка будет выглядеть вот так:
Каждая нижняя растянутая плоскость верхнего слоя будет длиннее сжатой верхней плоскости нижнего слоя. Эпюра напряжений возникающих на срезе будет выглядеть так:
Рис.1 Для однослойной лыжи; Рис.2 Для двухслойной лыжи; Рис. 3 Для трехслойной лыжи. Масштаб по вертикали и горизонтали взят произвольно для наглядности.
--- Добор поста---
Проиллюстрирую это следующим опытом:
Три полоски тонкого поролона (для наглядности) с прокладкой между ними из бумаги (что бы уменьшить влияние сцепления) нагрузим спичками.
От шести пачек спичек образцы заметно прогнулись. Растянутые слои заметно длиннее сжатых.
Теперь склеим их спрей-клеем «Скотч» (не образующего самостоятельного слоя):
Видно, что даже от 8 коробков склеенный образец почти не прогнулся. Торцы слоёв ровные, если не считать того что криво отрезано.
А какая разница, склеенные слои или нет?
Для каждого бесконечно малого слоя нагрузка будет точно такая же, и говорить придется только о сумме. Которая так и будет выглядеть ))
Наглядно видно, что разница всё же есть. Здесь не работает арифметическое правило – от перемены мест слагаемых сумма не изменяется, а в электрике не всё равно как подключить аккумуляторы, последовательно или параллельно, параметры сразу меняются.
Потом появилась теория о том, что каждый слой в клеенной лыже работает и на сжатие и на растяжение, с чем я не согласился. Надо просто взять учебник по сопромату и внимательно изучить.
ayno написал(а):
А чего тут изучать? Это же аксиома. Все слои в толще лыжи работают на сжатие и растяжение. И только средний слой работает исключительно на изгиб. Ну... Это я имею в виду, что слои имеют хоть какую то толщину, а средний слой чисто теоретический-не имеющий толщины.
Увы, к большому моему стыду, такую аксиому в теоретической механике и сопротивлении материалов я не знаю.
Казалось бы, что ни кому в голову не придет слои на лыжах не склеивать. Но нет, то и дело встречается рекомендация камус просто прибивать гвоздиками или пришивать по краю проволокой. Камус такой же прочный на растяжение слой, и если он не приклеен, то он не работает на растяжение сопротивляясь изгибу, а просто утяжеляет лыжу и работает только как элемент противоскольжения. К тому же камус желательно заворачивать на ребро лыжи для защиты его от истирания, вместо того, что бы оббивать ребро железом и утяжелять и без того тяжелую лыжу.
--- Добор поста---
Теперь рассмотрим другие слои на многослойной лыже. Надеюсь, что теперь ни кто не возражает против того, что все слои (даже клееные) находящиеся выше нейтрального слоя работают на сжатие, а ниже, на растяжение. Если нагрузка на сжатие или растяжение превысит предельную, то лыжа сломается. Посмотрим, какие материалы и как сопротивляются нагрузкам на сжатие и растяжение.
В среднем для всех пород древесины предел прочности при сжатии вдоль волокон принимается (с округлением) 450 кГ/см[SUP]2[/SUP], он примерно в 2,7 раза ниже предела прочности на растяжение в среднем около 1200 кг/см2. По этому, разрушение цельнодеревянной лыжи начинается с верхней сжатой стороны.
Предел прочности эпоксидной смолы около 900-1100 кг см2. И если мы покроем верх лыж (самый сжимаемый слой) эпоксидной смолой определенной толщины или лаком на его основе, то усилим лыжу почти в два раза, что собственно наглядно показывают эксперименты Андрея Полисэнда.
Древесина сравнительно слабо сопротивляется растяжению поперек волокон. Величина предела прочности при растяжении поперек волокон, если есть трещины, может вообще упасть до нуля. Поэтому на практике древесину не применяют для работы на растяжение поперек волокон.
Посмотрим, какова прочность на растяжение некоторых волокнистых материалов и есть ли смысл вставлять ленты из них между слоев древесины в лыжах.
Прочность (кг/мм[SUP]2[/SUP]) некоторых волокон:
1 – шерсть; 2 – шелк; 3 – капрон, найлон, лавсан;
4 – сталь хорошего качества; 5 – полиэтилен;
6 – рекордно прочная сталь, кевлар;
7 – идеально упорядоченный полиэтилен
Как видим прочность на разрыв капрона, нейлона, лавсана (6000 кг/ см2), не говоря о полиэтилене и кевларе, гораздо выше, чем у древесины (1200 кг/ см2).
Располагать капрон в сжимаемой зоне не имеет смысла, т.к. он совершенно не сопротивляется сжиманию. В нейтральной зоне капрон то же бесполезен. Рассмотрим на примере трехслойной лыжи со слоем капрона между вторым и третьим слоем (на рисунке помечено коричневым).
На эпюре напряжений это будет выглядеть так:
Будет ли слой капрона (лавсана и др), при таком расположении, сопротивляться напряжениям, возникающим при изгибе? Только в той мере как и окружающие его слои из дерева (около 400 кг/см2). Прежде чем слой капрона подключится к работе на полную мощность, наружный (третий) слой древесины должен разрушиться, а следом первый и второй слои. Слой капрона всего лишь не даст растрескиваться осиновым слоям в продольном направлении и в случае поломки, кусочки останутся висеть на капроне. Вот расположив слой капрона или полиэтилена снаружи растягиваемого слоя, мы усилим лыжу из мягкой древесины в той мере, насколько позволит верхний сжимаемый слой. Напомню прочность эпоксидной смолы на сжатие 900-1000 кг/см2, древесины 450 кг/см2, а прочность древесины на разрыв 900-1500 кг/см2. У кого есть экспериментальная база, может проверить теоретические построения.
Теперь посмотрим, как работает камус приклеенный (именно приклеенный, а не прибитый) к лыжам. Я не нашел прочностных характеристик камуса. Нашел только о сыромятной коже. Сыромятная кожа (сыромять) — одна из наиболее прочных кож. Предел ее прочности на растяжение 600—700 кгс/см[SUP]2[/SUP]. Думаю, что у камуса предел прочности на растяжение выше. У выделанной кожи предел прочности на растяжение гораздо ниже и рассматривать её не будем. Получается, что прочность древесины на растяжение (1200кг/см2) выше чем у сыромятной кожи. Но почему же мне ни разу не попадались поломанные лыжи с порванным камусом? Потому, что камус имеет свойство растягиваться, а растянувшись, подключает к работе следующие нижние слои древесины.
Ну, а по противооткатным свойствам, камус не имеет на сегодняшний день конкурентов. В заключении повторю свою фразу: Похоже, альтернативы полностью камусных лыж в условиях Дальнего Востока нет (если не считать снегоходы).
