Porovnání metod pro nedestruktivní testování a kvalitativní třídění konstrukčního řeziva

Benjamin Kuneš

Bakalářská práce

Comparison of Methods for Non-Destructive Testing and Quality Grading of Structural Timber

Anotace:

Tato bakalářská práce se zabývá porovnáním dvou nedestruktivních metod (NDT) používaných k hodnocení mechanických vlastností konstrukčního řeziva – frekvenčně rezonanční metody (FRT) a metody přímého měření času průchodu signálu (ToF). Měření byla provedena na 57 vzorcích modřínového řeziva, které byly rozděleny do tří skupin podle délky a průřezu. Cílem bylo posoudit vliv vlhkosti, hustoty a přirozených vad na dynamický modul pružnosti (MOEd) a další akustické parametry. Metoda FRT, která vyhodnocuje vlastnosti celého vzorku, poskytla konzistentně vyšší a stabilnější výsledky než metoda ToF, která zachycuje pouze část prvku. Bylo potvrzeno, že ohybový dynamický modul pružnosti je nižší než podélný dynamický modul pružnosti, a že akustická impedance silně koreluje s dynamickým modulem pružnosti. Vlhkost dřeva měla u obou metod slabě negativní vliv na rychlost zvuku i modul pružnosti. Výsledky ukazují, že obě metody jsou vhodné pro nedestruktivní hodnocení dřeva, přičemž přesnost obou metod významně závisí na konfiguraci měření. Pro spolehlivější klasifikaci konstrukčního řeziva metodou ToF doporučuji provádět měření v celé délce vzorku, případně výsledky doplnit o destruktivní zkoušky a využít statistické modely pro odhad pevnostních tříd. Konečné pevnostní zatřídění modřínového řeziva bylo v rámci práce provedeno pouze na základě podélné rezonanční frekvence podle normy ČSN EN 14081-2. Pro vytvoření robustnějšího statistického modelu by bylo vhodné provést měření na větším počtu vzorků modřínu. Na základě metody ToF nebylo možnost zatřídění provést.

Abstract:

This bachelor thesis focuses on the comparison of two non-destructive testing (NDT) methods used for evaluating the mechanical properties of structural timber – the frequency resonance technique (FRT) and the time-of-flight method (ToF). Measurements were conducted on 57 specimens of larch timber, which were divided into three groups based on their length and cross-sectional dimensions. The aim was to assess the influence of moisture content, density, and natural defects on the dynamic modulus of elasticity (MOEd) and other acoustic parameters. The FRT method, which evaluates the properties of the entire specimen, consistently provided higher and more stable results than the ToF method, which captures only a portion of the timber element. It was confirmed that the bending dynamic modulus of elasticity is lower than the longitudinal dynamic modulus, and that acoustic impedance strongly correlates with the dynamic modulus of elasticity. Wood moisture content had a slightly negative effect on sound velocity and modulus of elasticity in both methods. The results indicate that both methods are suitable for non-destructive evaluation of wood, although their accuracy strongly depends on the measurement configuration. For more reliable classification of structural timber using the ToF method, it is recommended to perform measurements along the full length of the specimen and to supplement the data with destructive testing and statistical modeling for strength class estimation. Final strength grading of the larch timber in this study was conducted solely based on longitudinal resonance frequency according to the standard ČSN EN 14081-2. To establish a more robust statistical model, it would be appropriate to carry out measurements on a larger set of larch specimens. Strength grading could not be performed using the ToF method due to the lack of applicable classification parameters.

Klíčová slova

dynamický modul pružnosti, konstrukční řezivo, metoda přímého měření času průchodu signálu, frekvenčně rezonanční metoda, nedestruktivní testování dřeva, modřín

Keywords

Non-destructive testing of wood, frequency resonance method, time-of-flight method, structural timber, larch, dynamic modulus of elasticity

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 12. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 10. 6. 2025
• Vedoucí: Ing. Jan Tippner, Ph.D.
• Oponent: Vojtěch Ondrejka, PhD.

Mendelova univerzita v Brně

Lesnická a dřevařská fakulta

Bakalářský studijní program:
Stavby na bázi dřeva