Изменчивость скорости ультразвуковых колебаний в древесине сосны (Pinus sylvestris L.) поперек волокон по радиусу

В работе представлены результаты исследования изменчивости скорости распространения ультразвуковых волн в древесине сосны (Pinus sylvestris L.) поперёк волокон по радиусу ствола. Исследования проведены на 23 образцах, выпиленных из сердцевинных досок. Скорость ультразвуковых волн измерялась прибором «Пульсар 2.2» с номинальной частотой преобразователей 60 кГц методом прохождения. Показано, что скорость распространения волн варьирует в пределах 1262–2149 м/с, при этом максимальные значения фиксируются в сердцевинной части ствола, а минимальные – вблизи тангенциальных направлений волокон. Построена комбинированная экспоненциально-линейная регрессионная модель, описывающая распределение скорости ультразвуковых волн по радиусу ствола с высокой точностью (R² = 0,92). Сравнение полученных данных с результатами других исследований подтвердило сопоставимость диапазонов скорости, измеренной как на образцах древесины, так и на растущих деревьях. Обнаруженное превышение скорости в сердцевинной части объясняется особенностями анатомической структуры ювенильной древесины и радиально-направленной анизотропией. Предложенный диапазон скоростей и регрессионная модель могут быть использованы при неразрушающем контроле деревяных конструкций из древесины сосны, включая плиты из перекрёстно-клеёной древесины, а также для корректировки данных акустической томографии и повышения точности идентификации скрытых дефектов.

1. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. М.: Лесн. пром-сть, 1978. 224 с.

2. Королев А.С., Шарапов Е.С., Егошин О.С. Определение скрытых дефектов в перекрестноклееных плитах из древесины сосны (Pinus sylvestris L.) // ИВУЗ. Лесной журнал. 2025a. №2. С. 143–153. DOI: 10.37482/0536-1036-2025-2-143-153.

3. Королев А.С., Шарапов Е.С., Егошин О.С., Быков А. О. Оценка физико-механических свойств древесины сосны (Pinus sylvestris L.) методами неразрушающего контроля при измерениях поперек волокон // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Материалы. Конструкции. Технологии. 2025b. №2 (34). С. 6–14. DOI: 10.25686/2542-114X.2025.2.6.

4. Полубояринов О.И. Плотность древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1976. 160 с.

5. Тюкавина О.Н. Скорость прохождения звукового импульса в древесине сосны // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Сер.: Естественные науки. 2014. №2. С. 78-85.

6. Чубинский А.Н., Тамби А.А., Теппоев А.В., Ананьева Н.И., Семишкур С.О., Бахшиева М.А. Физические неразрушающие методы испытания и оценка структуры древесных материалов // Дефектоскопия. 2014. №11. С. 76–84.

7. Феклистов П.А., Грязькин А.В., Болотов И.Н., Тюкавина О.Н. Распределение влаги по сечению ствола дерева в ельниках черничных // Лесной вестник. 2021. Т. 25, №2. С. 35–40. DOI: 10.18698/2542-1468-2021-2-35-40.

8. Alméras T., Jullien D., Liu S., Loup C., Gril J., Thibaut B. The diversity of radial variations of wood properties in European beech (Fagus sylvatica L.) reveals the plastic nature of juvenile wood // Annals of Forest Science. 2025. Vol. 82. Art. no. 15. DOI: 10.1186/s13595-025-01284-9.

9. Arriaga F., Wang X., Íñiguez-González G., Llana D.F., Esteban M., Niemz P. Mechanical Properties of Wood: A Review // Forests. 2023. Vol. 14. Art. no. 1202. DOI: 10.3390/f14061202.

10. Baar J., Tippner J., Rademacher P. Prediction of mechanical properties – modulus of rupture and modulus of elasticity – of five tropical species by nondestructive methods // Maderas. Ciencia y tecnología. 2015. Vol. 17, no. 2. P. 239–252. DOI: 10.4067/S0718-221X2015005000023.

11. Bucur V. Acoustics of wood. Berlin: Springer, 2006. 393 p.

12. Dahlen J., Auty D., Eberhardt T.L., Schimleck L., Pokhrel N.R. Determination of ring-level dynamic modulus of elasticity in loblolly pine from measurements of ultrasonic velocity and specific gravity // Forestry: An International Journal of Forest Research. 2023. Vol. 96, iss. 4. P. 588–604. DOI: 10.1093/forestry/cpac063.

13. Hasegawa M., Takata M., Matsumura J., Oda K. Effect of wood properties on within-tree variation in ultrasonic wave velocity in softwood // Ultrasonics. 2011. Vol. 51, iss. 3. P. 296–302. DOI: 10.1016/j.ultras.2010.10.001.

14. Llana D.F., Short I., Harte A.M. Use of non-destructive test methods on Irish hardwood standing trees and small-diameter round timber for prediction of mechanical properties // Annals of Forest Science. 2020. Vol. 77, iss. 3. Art. no. 62. DOI: 10.1007/s13595-020-00957-x.

15. Moya R., Tenorio C., Muñoz F. Ultrasound velocity mapping to evaluate gluing quality in CLT panels from plantation wood species // Wood Science and Technology. 2021. Vol. 55, no. 3. P. 681–696. DOI: 10.1007/s00226-021-01273-x.

16. Schimleck L., Antony F., Mora C., Dahlen J. Comparison of Whole-Tree Wood Property Maps for 13- and 22-Year-Old Loblolly Pine // Forests. 2018. Vol. 9, no. 6. Art. no. 287. DOI: 10.3390/f9060287.

17. Tippner J., Hrivnák J., Kloiber M. Experimental evaluation of mechanical properties of softwood using acoustic methods // BioResources. 2016. Vol. 11, no. 1. P. 503– 518. DOI: 10.15376/biores.11.1.503-518.

18. Wang S.-Y., Lin C.-J., Chiu C.-M. The Adjusted Dynamic Modulus of Elasticity Above the Fiber Saturation Point in Taiwania Plantation Wood by Ultrasonic-Wave Measurement // Holzforschung. 2003. Vol. 57, no. 5. P. 547–552. DOI: 10.1515/HF.2003.081.

19. Zielińska M., Rucka M. Assessment of Wooden Beams from Historical Buildings Using Ultrasonic Transmission Tomography // International Journal of Architectural Heritage. 2022. Vol. 17, no. 1. P. 249–261. DOI: 10.1080/15583058.2022.2086505.