Základní mechanické charakteristiky kompozitních materiálů na bázi dřeva a nedřevních komponentů

Ing. Adam Sikora

Doctoral thesis

Basic mechanical characteristics of wood-based composite materials and non-wood components

Abstract:

V práci se zabývám zjišťováním vybraných mechanických vlastností, jako jsou ohybová práce, ohybový potenciál, tangentové moduly, sečnicový modul a modul pružnosti vrstvených materiálů na bází zhušťovaného dřeva (v rozsahu zhuštění od 10 % do 40 %, vzhledem ke vstupní tloušťce lamel) vyztužovaného vysokopevnostními komponenty na bázi uhlíkových a skelných vláken a také dalšími faktory vstupujícími do procesu vrstvení dřeva. Hlavním cílem práce je ověření hypotéz o možnosti využitelnosti zhušťovaného dřeva ve skladbě vrstvených materiálů a vyztužování těchto materiálů na základě kvantifikace vybraných vlastností v ohybu. Dalšími cíli práce je vývoj vhodného nástroje pro přesné stanovení ohybových charakteristik, dále pak vytvoření matematické metody stanovení teoretického modulu pružnosti více vrstvých materiálů jako nástroje pro navrhování vrstvených materiálů na základě jejich geometrických parametrů a jejich tuhosti. Byly potvrzeny hypotézy o vlivu zhušťování dřeva ve skladbě vrstvených materiálů a stejně tak byla potvrzena hypotéza ohledně vyztužování dřeva, vhodnou kombinací zhušťování a vyztužování lze dosáhnout významného zlepšení sledovaných vlastností. Co se týče hypotézy ohledně vytvoření matematické metody stanovení modulu pružnosti vrstvených materiálů, přístup předkládaný v práci se dá používat s dostatečnou přesností pouze na materiály bez výztužných komponentů, což je dané zjednodušeným charakterem tohoto matematického přístupu.

Abstract:

The thesis deals with the determination of selected mechanical properties, such as bending work, bending potential, tangent modules, chord modulus and modulus of elasticity of laminated wood-based materials with densified wood (densification ranging from 10 % to 40%, due to lamella thickness) reinforced with high-strength carbon and glass fibres based components and last but not least, other factors entering the wood layering process. The main goal of this thesis is to verify hypotheses about the possibility of usability of densified wood in the composition of laminated materials and reinforcement of these materials based on the quantification of selected bending properties. Other goals are the development of a suitable tool for accurate determination of bending characteristics, and creating a mathematical method for determining the theoretical modulus of elasticity of multiple layed materials as a tool for designing layered materials based on their geometric parameters and their stiffness. Hypotheses about the influence of wood densification in the composition of laminated materials were confirmed, as well as the hypothesis regarding wood reinforcement was confirmed, a suitable combination of compaction and reinforcement can achieve a significant improvement of the observed properties. Regarding the hypothesis of creating a mathematical method for determining the modulus of elasticity of layered materials, the approach presented in the thesis can be used with sufficient accuracy only for materials without reinforcing components, it is given by the simplified nature of this mathematical approach.

Keywords

mechanické vlastnosti, kompozitní materiály, vrstvené materiály, zhušťování dřeva, vyztužování dřeva

Keywords

composite materials, laminated materials, wood densification, wood reinforcement, mechanical properties

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 2. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Milan Gaff, PhD.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Doctoral programme / field:
Forestry Engineering / Wood Processing and Forest Machinery