Geometrické parametry při ohýbaní dřeva a jejich vliv na charakteristiky ohýbání

Bc. Ondřej Slavík

Master's thesis

Geometrical parameters during wood bending and their influence on bending characteristics

Abstract:

Geometrie ohýbání se využívá při procesu tvarování dřeva. Metoda ohýbání je často používanou technologií ve stavebním a nábytkářském průmyslu, kterou můžeme vypozorovat již z historie. V dnešní době, díky nové špičkové technologii, máme lepší možnosti a přesnější analýzy, z nichž se dozvídáme více informací ze získaných výsledků. Vhodnost dřeva k ohýbání můžeme hodnotit na základě různých kritérií, nejpodstatnější z nich jsou strukturální vlastnosti dřeva, geometrie a druh vstupního dřeva, jež vedou ke schopnosti daného prvku odolávat zatížení a z toho vyplývající ohybatelnosti. Ohýbatelnost dřeva můžeme vyjádřit prostřednictvím koeficientu ohybatelnosti, jehož vztah závisí na poloměru ohybu a na tloušťce materiálu. Teoretické vyjádření ohledně ohýbatelnosti dřeva je stále v procesu studií a četných výzkumů. Tato práce byla zaměřena na aplikaci různých definic koeficientu ohýbatelnosti a na analyzování vlivu vybraných geometrických parametrů na ohýbání jako je tloušťka tělesa a vzdálenost podpěr na jeho výslednou hodnotu. Experimentální část práce se zabývá měřením nedestruktivní zkouškou, provedenou ultrazvukovým šířením vln, s následným výpočtem dynamického modulu pružnosti. Na základě dynamického modulu pružnosti bylo provedeno kvalitativní třídění. Následně byla zkušební tělesa vystavena destruktivnímu zkoušení. Práce je primárně zaměřena na destruktivní zkoušku provedena pomocí tříbodového ohybu. Výstupem této zkoušky byly pracovní diagramy, ze kterých byly následně vypočítány jednotlivé koeficienty ohybatelnosti na základě minimálního poloměru ohybu. Tyto vlastnosti byly zjišťovány na tělesech buku lesního (Fagus sylvatica L.) o tloušťkách materiálu (10 až 100 mm) s nastavením vzdálenosti podpěr, která odpovídala deseti násobku daného souboru těles. Z výsledků práce vyplývá, že úměrně měnící vzdálenost podpěr v interakci s tloušťkou měla vliv na hodnoty meze úměrnosti a pevnosti. Vliv na hodnoty koeficientu ohýbatelnosti se projevil pouze do určité tloušťky zkušebních těles.

Abstract:

Bending geometry is used in the wood bending process. The bending method is a frequently used technology in the civil engineering and furniture industry, which is also apparent from history. Nowadays, thanks to state-of-the-art technology, we have access to more feasible opportunities to acquire more accurate analyses, and obtain more information from the results. The wood suitability for bending can be assessed by various criteria. The most fundamental of which are the structural properties of wood, geometry and type of the wood given. This helps us to learn more about the ability of a tested element to withstand the load, and further to observe and distinguish its bendability. The wood bendability can be expressed by the bendability coefficient that depends on the bending radius and material thickness. Theoretical formulation regarding the wood bendability is still under research. This thesis is to employ various definitions of the bendability coefficient and to analyse the effect of the selected geometrical parameters on the bending, such as the thickness of an element, and the support distance on its final value. The experimental part of this thesis deals with the measuring done through the non-destructive examination, carried out by the ultrasonic waves, with the following calculation of the dynamic bendability module. The calculation is though not the primary topic of this thesis, and it is mentioned but as a supportive feature. This measuring method was used for the qualitative selection of the experimental elements that were examined through the destructive examination. This work is primarily focused on a destructive examination performed by three-point bend. The outputs of this examination were working diagrams, from which the individual flexibility coefficients were subsequently calculated on the basis of the minimum bending radius. These properties were derived from beech specimens (Fagus sylvatica L.) with material thickness (10 to 100 mm) with the distance set between the supports. That corresponded to a tenfold of the given set of elements. The results of this thesis show that the proportionally changing distance of the supports in interaction with the thickness had an effect on the values of the limits of proportionality and firmness. The effect on the values of the bending coefficient became evident but to the extent of the certain thickness of the tested elements.

Keywords

Geometrie ohybu, bukové dřevo, koeficient ohybatelnosti, tříbodový ohyb, nedestruktivní zkouška

Keywords

Bending geometry, beech wood, bending coefficient, three-point bending, non-destructive test

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Adam Sikora, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Master programme:
Wood Engineering