Дисертація присвячена розробленню алгоритму та науково-технічних основ системного поліпшення міцнісних та деформівних властивостей суцільної деревини листяних та хвойних порід (від зрубу до процесу сушіння, клеєння й модифікації) та композиційних матеріалів на її основі з прогнозованими характеристиками для проектування, ремонту, реконструкції, утримання та виготовлення конструкційних деталей, матеріалів, виробів, елементів, конструкцій, які застосовуються в різних галузях народного господарства (будівельній, деревообробній, гірничо-видобувній, річковій та морській, паливно-енергетичному комплексі, машинобудуванні, суднобудуванні, мостових конструкціях та багато інших).Визначено основні міцнісні та деформівні показники суцільної (залежно від вологості, віку та швидкості деформування), клеєної та модифікованої (від способу модифікації) деревини листяних та хвойних порід на основі дійсних (повних) діаграм деформування «напруження σс – деформації uc». Встановлено, що внаслідок висушування, склеювання та модифікації суцільної деревини міцність та початковий модуль пружності суттєво збільшується, а деформівність – зменшується.^UThe dissertation is devoted to the development of algorithm and also scientific and technical bases of system improvement of strength and deformable properties of solid wood (deciduous and coniferous species) and composite materials based on it with predicted characteristics for design, repair, reconstruction, maintenance and manufacture of structural parts, materials, products, elements , structures used in various sectors of the economy (construction, woodworking, mining, river and sea, fuel and energy complex, mechanical engineering, shipbuilding, bridge structures and many others).The first section is devoted to an overview of the stages and current state of experimental and theoretical research and existing methods of testing solid, glued and modified wood. The second section describes the method and equipment used in conducting experimental studies of the main strength and deformable properties of solid wood and composite materials based on it with a single axial compressive longitudinal short-term load. Selected materials and parameters are specified in the manufacture of basic and auxiliary prototypes. The polymer composition "silor" was chosen for surface and deep modification of prisms from solid and glued wood. It is offered for the analytical description of diagrams of deformation of continuous wood and its composites on the basis at all stages of work by the polynomial of the 4th degree which gives good convergence of experimental and theoretical values, both on ascending, and on descending sites of real and optimized diagrams. Working hypotheses and prerequisites for modeling the stress-strain state of the normal cross section of solid and modified wood elements are proposed. For the first time, a formula for determining the critical deformations of the investigated materials, which includes elastic and plastic components was proposed, and developed a calculation apparatus for determining the ultimate relative deformations based on the diagram "moment-curvature" of the bending element of rectangular cross section.The third section is devoted to the description of the obtained results of experimental-theoretical researches of diagrams of mechanical condition of 60-year-old coniferous and deciduous wood and influence of moisture on strength and deformable properties under axial compression along fibers by one-time short-term loading. The main areas and parameters of the mechanical state of wood under compression, as well as critical and ultimate relative deformations at a humidity of 12%, 21% and 30% are determined. A generalized analytical description of the mechanical state of solid wood of different breeds and humidity under a single short-term longitudinal deformation in the rigid mode of operation from the beginning of work of prisms to the destruction is proposed. It is established that the process of drying wood (from 30 to 12%) improves its basic strength and deformable properties, in particular increases the strength by 1.85 –2.33 times, the initial modulus of elasticity by 1.18–1.61 times and reduces the deformability.The fourth section covers the issues of experimental-theoretical studies of the influence of age on the diagrams of mechanical state and strength, as well as deformable properties of deciduous and coniferous species under single loads of axial compression along the fibers of working prisms in the rigid mode. It is established that the main strength and deformability parameters of the deformation diagram slightly decrease from 60 to 40 years and significantly from 40 to 20 years: the strength of wood in the range from 60 to 20 years by 27–45%; initial modulus of elasticity by 12–17%; critical relative deformations of deciduous and coniferous species by 19–49%; limit deformations by 8–39%.The fifth section is devoted to the study of solid and glued wood of different species, which were modified with a polymer composition "silor" under natural surface and forced deep impregnation. It is established that the tensile strength of samples of glued wood of coniferous and deciduous species increases by 13–25%, and the deformability in one direction or another insignificantly increases or decreases. Deformability decreases in the range of 14-35%. The initial modulus of elasticity of the studied samples is greater by 23–55%. It was found that the strength of deeply modified materials by the polymer composition "Silor" increases in the range of 17–21%, deformability (critical relative deformation) is reduced by 7–20%, and the initial modulus of elasticity increases significantly by 26–35% compared with wood of the same breeds modified superficially.The sixth section describes the scope of valid (complete) and optimized (with a limit at the point of boundary deformation) diagrams of "stress - strain". Using such diagrams, the mathematical apparatus of calculation of various elements and constructions on the basis of continuous, glued and modified wood is improved.

У вступі обгрунтовано актуальність, мета і задачі досліджень, загальна характеристика та наукова новизна і практична цінність роботи.У першому розділі наведено огляд особливостей завантажень елементів з деревини, етапів теорії розвитку деформування та опору силовим діям деревини. Висвітлено ретельний аналіз сучасного стану експериментально-теоретичних досліджень та існуючих методів випробування елементів з деревини. На основі проведеного огляду окреслено напрямок наукових досліджень та шляхи вирішення задач, поставлених в дисертаційній роботі.Другий розділ присвячено експериментально-теоретичним дослідженням діаграм механічного стану деревини за дії одноразового короткочасного повздовжнього стиску, розтягу, сколювання, а також в нагельних і клейових з'єднаннях. Розроблені устаткування та методика експериментальних досліджень дозволили отримати повні діаграми повздовжнього стиску деревини. Виконано аналіз результатів експериментальних досліджень та аналітичний опис механічного стану цільної та клеєної деревини за одноразового короткочасного деформування вздовж волокон в жорсткому режимі прикладення навантаження до повного руйнування. Встановлено основні характерні ділянки та параметри механічного стану деревини за стиску ‒ розтягу вздовж волокон, а також стани деформування деревини за короткочасного, тривалого, повторного та постійного і епізодичного навантажень.У третьому розділі представлені результати експериментально-теоретичних досліджень діаграм механічного стану цільної та клеєної деревини на різних циклах роботи за дії малоциклових навантажень. Висвітлені особливості роботи деревини за різних режимів повторних навантажень при повздовжньому стиску, суміжних волокон деревини поряд площини повздовжнього сколювання та суміжних волокон поряд площини клейових швів. Розроблені способи визначення малоциклового пристосування деревини та її витривалості в клейових та нагельних з'єднаннях. Наведено результати експериментальних досліджень роботи нагельних з'єднань з сухої та вологої деревини та деревини в отворах цих з'єднань за дії малоциклових навантажень. Четвертий розділ присвячено експериментально-теоретичним дослідженням роботи елементів з деревини за прямого та косого поперечного згину. Виконано дослідження основних деформативних характеристик деревини за повздовжнього стиску та поперечного згину, а також запропоновано нову методику визначення модуля пружності на зразках конструктивних розмірів. Встановлено закономірності визначення пошарового деформування цільної та клеєної деревини по висоті нормального перерізу згинального елемента за різних рівнів та режимів навантаження. Запропонована методика визначення нейтральної лінії поперечного перерізу та показано закономірності зміни її положення за дії одноразового та малоциклових навантажень. Встановлено критичні та граничні значення відносних деформацій за повздовжньої дії навантажень.В п'ятому розділі запропоновані робочі гіпотези та передумови моделювання напружено-деформованого стану нормального перерізу елементів з цільної та клеєної деревини. Розроблено розрахунковий апарат визначення несучої здатності елементів з деревини та критерії її втрати. В розрахунках за нормальний розрахунковий поперечний переріз прийнято ділянку згинального елемента з деревини, де утворюється складка в стиснутій зоні в стадії роботи перед руйнуванням, оскільки переріз зі складкою є найслабкішою ділянкою. В розрахунках використано апарат нескінченно малих величин, так як виконується умова нерозривності функції в околиці точки перерізу, а в механіці твердого тіла обумовлюється гіпотезою суцільності і однорідності матеріалу. Обгрунтовано можливість трансформування діаграм фізичного стану в діаграми механічного стану елементів з деревини, вперше запропоновано поняття стадій роботи конструкцій з деревини під навантаженням. Шостий розділ присвячений встановленню напружено-деформованого стану нормальних перерізів елементів з цільної та клеєної деревини за прямого та косого згину на різних стадіях роботи за дії короткочасних одноразових та мало циклових навантажень та виконано їх ґрунтовний аналіз.В сьомому розділі викладено основні положення деформаційної методики розрахунку міцності нормальних розрахункових перерізів елементів з деревини за поперечного згину на основі деформаційної моделі. Розроблено математичний апарат розрахунку нормальних перерізів балок з цільної та клеєної деревини за дії одноразових та повторних навантажень при роботі в умовах прямого та косого поперечного згину. Запропоновано методику прогнозування працездатності конструкцій з деревини за дії повторних навантажень.^UThe introduction substantiates the relevance, purpose and objectives of research, the general characteristics and scientific novelty, the practical value of the work.The first section provides an overview of the features of loading elements from wood, the stages of the theory of the development of deformation and resistance to force action of wood. A thorough analysis of the current state of experimental and theoretical research and existing methods for testing elements of wood is presented. On the basis of the inspection, the directions of scientific research and the ways of solving the tasks set in the thesis are indicatedThe second section is devoted to experimental and theoretical studies of the diagrams of the mechanical state of wood under the action of a one-time short-term longitudinal compression, stretching, chipping, as well as in nailed and glued joints. The developed equipment and experimental research methods made it possible to obtain complete diagrams of longitudinal compression of wood. An analysis of the results of experimental studies and an analytical description of the mechanical state of solid and glued wood during a single short-term deformation along the fibers in the hard load application mode to complete failure is performed. The main characteristic sections and parameters of the mechanical state of wood under compression - tension along the fibers, as well as the state of deformation of the wood under short-term, long-term, repeated, constant and episodic loading are established. The third section presents the results of experimental-theoretical studies of the mechanical state diagrams of solid and glued wood at various work cycles under the action of low-cycle loads. The features of the work of wood under various modes of repeated loads during longitudinal compression, of wood fibers adjacent to the plane of longitudinal cleaving and adjacent to the plane of adhesive joints are highlighted. Methods have been developed for determining the low-cycle adaptation of wood and its endurance in glued and nailed joints. The results of experimental studies of the operation of nailed joints from dry and wet wood and wood in the holes of these compounds under the influence of low-cycle loads are presented.The fourth section is devoted to experimental and theoretical studies of the operation of wood elements in direct and oblique transverse bending. A study of the basic deformative characteristics of wood under longitudinal compression and lateral bending was carried out, and a new method was proposed for determining the elastic modulus on samples of structural dimensions. The laws of determining the layer-by-layer deformation of solid and glued wood by the height of the normal section of the bending element at various levels and load conditions are established. A technique is proposed for determining the neutral cross-section line and patterns of change in its position under the action of single and low-cycle loads are shown. The critical and limiting values of the relative deformations under the longitudinal action of loads are established.In the fifth section, working hypotheses and prerequisites for modeling the stress-strain state of the normal section of solid and glued wood elements are proposed. A design apparatus for determining the bearing capacity of wood elements and criteria for its loss have been developed. In the calculations, the normal calculated cross section is taken to be the portion of the bending element made of wood, where a fold is formed in the compressed zone at the stage of work before fracture, since the section with the fold is a weak section. In the calculations, the apparatus of infinitesimal quantities was used, since the condition of continuity of the function in the vicinity of the section point is fulfilled, and in solid mechanics it is determined by the hypothesis of continuity and homogeneity of the material. The possibility of transforming physical state diagrams into diagrams of the mechanical state of wood elements is substantiated, the concept of the stages of work of wood structures under load is proposed for the first time.The sixth section is devoted to the determination of the stress-strain state of normal sections of solid and glued wood elements with direct and oblique bending at different stages of operation under the influence of short-term single and low-cycle loads. And their detailed analysis was performed.The seventh section sets out the main provisions of the calculating method for the strength of normal design sections of wood elements in transverse bending based on the deformation model. A mathematical apparatus has been developed for calculating normal sections of solid and glued wood beams under the action of single and repeated loads when working in conditions of direct and oblique transverse bending. A technique for predicting the performance of wood structures under repeated loads is proposed.