Reologické modely a jejich použití pro modelování tečení dřeva

Albert Ebr

Bachelor's thesis

Rheological models and their use for modeling creep of wood

Abstract:

Dřevo je přírodní materiál s rozsáhlým uplatněním v různých odvětvích a s velkým potenciálem pro budoucí využití. Má výborné mechanické vlastnosti i při své relativně nízké hustotě. Všechny vlastnosti dřeva jsou ale do velké míry ovlivněny charakterem okolního prostředí, zejména pak vlhkostí. To je zapříčiněno hygroskopicitou dřeva, tedy jeho schopností přijímat a vylučovat vodu v závislosti na vlhkosti okolí.Jako viskoelastický materiál dřevo při dlouhodobém zatížení teče. Tomuto jevu, nazývanému také „creep”, se blíže věnuje vědní disciplína známá jako reologie. Reologie zkoumá průběh deformací v materiálech v závislosti na čase. Tato práce přináší prvotní náhled do problematiky reologie a tečení dřeva, zabývá se tzv. reologickými modely a zkoumá jejich vhodnost pro modelování chování dřeva pod dlouhodobým zatížením. Některé modely jsou v práci podrobněji popsány a jejich citlivost vůči tečení dřeva je vyhodnocena pomocí závislostí deformace na čase (potažmo na změně vlhkosti), získaných výzkumem dlouhodobého zatížení dřeva v ohybu.Bylo zjištěno, že pro modelování tečení dřeva ve stálých podmínkách je vhodný Burgerův model a že průběh deformací v čase při proměnlivé vlhkosti částečně řeší použití upraveného Burgerova modelu. Uvedeny jsou dále hodnoty některých reologických parametrů získané pomocí Burgerova modelu. Tato práce dává podnět k dalšímu výzkumu, uvádí některé alternativní možnosti modelování a ukazuje důležitost zkoumané problematiky. Znalost poznatků reologie a jejich další prohlubování má svoje opodstatnění zejména v oblasti technologického zpracování dřeva.

Abstract:

Wood is a natural material with an extensive application in various sectors and with a great potential for the future use. It has excellent mechanical properties even though its density is relatively low. However, all the properties of wood are strongly influenced by the nature of the environment, especially by humidity. This is caused by the hygroscopic character of wood which means by its ability to absorb and desorb water according to air humidity.As a viscoelastic material, wood acts as a solid and a fluid at once when under a long-term load. This phenomenon is called „creep” and is closer explored by a discipline known as rheology. Rheology studies development of deformations in materials in time. This work gives a preview on the problematics of rheology and creep of wood, examines so called rheological models and inspects their suitability for modeling the behaviour of wood under long-term load. Some of the models are described later in this work and their suitability for modeling creep of wood is evaluated using values of dependence of deformation on time, acquired in experiments on long-term bending of wood.It was discovered that Burger’s model is appropriate for modeling creep of wood in constant conditions and that the modified Burger’s model partially deals with modeling dependence of deformation on time in variable moisture conditions. Values of some of the rheological parameters obtained from the Burger’s model evaluation are stated. This work proposes a motion for consequential research, shows some alternatives for modelling and presents the importance of examined problematics. Knowledge in the field of rheology and further progress in this way is useful especially in the area of technology.

Keywords

reologie, tečení dřeva, dlouhodobé zatížení, deformace, modelování

Keywords

rheology, creep of wood, long-term load, deformation, modeling

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Vlastimil Borůvka, PhD.
• Reader: Miroslav Gašparík, PhD.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Bachelor programme / field:
Wood Technology / Wood Technology