Analýza deformací dřeva smrku ztepilého zatíženého tlakem v tangenciálním směru

Martin Šotner

Bachelor's thesis

Analysis of timber spruce by compressive (mechanical) deformation in tangential direction

Abstract:

Hlavním přínosem této bakalářské práce je analýza mechanických vlastností smrku ztepilého (Picea abies L.) zatíženého tlakem v tangenciálním směru. Je zde uvedena základní teorie mikroskopické stavby struktury dřeva a přehled starších i moderních metod (dle současné literatury) pro vyhodnocení deformací, z nichž vybrané jsou využity v experimentální části této práce. Měření mechanických zkoušek probíhá za pomocí příčníku současně s metodou korelace digitálního obrazu (DIC) pro zjištění modulů pružnosti a maximálního napětí (pevnosti). Jsou vyhodnocovány parametry letního a jarního dřeva pomocí tlakových zkoušek vzorků letního dřeva elektromechanickými materiálovými testovacími systémy (Tinius a Zwick) a za pomoci Voigtova modelu deformace kompozitu na přesném změření objemového podílu vláken. Získané výsledky jsou statisticky vyhodnoceny a porovnány. Na základě faktoru trhačky byla hodnota průměrného odvozeného modulu pružnosti stanovena na 807,12 MPa, což je hodnota, která se přibližuje skutečnému modulu pružnosti letního dřeva zjištěného aplikací Voigtova modelu, průměrně 929,32 MPa. Hodnota odvozeného modulu pružnosti je o cca 15 % nižší, než je přesněji zjištěný skutečný modul pružnosti letního dřeva. Podobným způsobem jako separované moduly pružnosti byly zjištěny i pevnosti (max. napětí), průměrná hodnota max. napětí v jarním dřevě byla 5,47 MPa a v letním 10,25 MPa.

Abstract:

The main goal of this bachelor thesis consists in analysis of mechanical features of timber spruce (Picea abies L.) under compressive mechanical deformation in tangential direction. Basic theory about the microscopic structure of wood and an overview of traditional and modern methods for analysis and evaluation of mechanical phenomena were introduced in recent literature as well as cited in experimental part of this work. Results of the work elastic moduli and strengths of early and late wood are obtained from experiments based on electromechanical material testing systems Tinius and Zwick and digital image correlation (DIC) simultaneously. Modulus of elasticity and mechanical strength are processed by Voigt model. Obtained results are statistically evaluated. The average value of modulus of elasticity (late wood) considering influence of method inaccuracy (mechanical testing device) is specified as 807.12 MPa (experimentally obtained value of target parameter). The value 807.12 MPa approximates value (929.32 MPa) obtained from Voigt model (estimated value of target parameter). Both values of modulus of elasticity have 15% difference. Similar approach (Voigt model) is used for evaluation of average stress of early (5.47 MPa) and late (10.25 MPa) wood.

Keywords

korelace digitálního obrazu (DIC), deformace dřeva, tangenciální směr, pevnost, příčník, modul pružnosti, Voigtův model

Keywords

digital image correlation, electromechanical material testing systems, strength, Voigt model, wood deformation, modulus of elasticity, tangential direction

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 5. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Václav Sebera, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Bachelor programme / field:
Wood Technology and Timber Management / Wood Technology and Timber Management