Dynamisk trykkapasitet i treverk og årringsbreddens betydning for materialegenskapene

Abstract

Denne studien ser nærmere på trykkapsitet parallelt med fiberretningen i treverk under dynamiske tøyningshastigheter, samt årringsbreddens betydning for materialegenskaper som elastitetsmodul og trykkapasitet. Tidligere studier som undersøker sammenhengen mellom styrke og tøyningshastighet gir motstridende resultater, der noen rapporterer en økning, mens andre en reduksjon i styrke. Det blir totalt gjennomført 108 trykktester på små prøvestykker i tre. Det blir trykktestet i to kvasistatiske og en dynamisk tøyningshastighet, der det benyttes høyhastighetskamera for å måle tøyningen i hver test. For de dynamiske testene blir det benyttet Split-Hopkinson Pressure Bar. Videre blir det undersøkt om tøyningshastighet har en direkte korrelasjon med trykkapsiteten i prøvestykkene. De kvasistatiske testene legger grunnlaget for årringsstudiet. Her undersøkes sammenhenger mellom ulike parametere som E-modul, trykkapsitet og densitet med årringsbredden. Basert på dette kan det avgjøres hvilke materialegenskaper som påvirkes og delvis styres av årringsbredden. Studien finner en klar sammenheng mellom tøyningshastighet og trykkapasitet. Den karakteristiske trykkapasiteten viser 41% økning fra en kvasistatisk til dynamisk lastsituasjon. Årringsstudien konkluderer med klare sammenhenger mellom E-modul og årringsbredde, der lavere årringsbredde bidrar til høyere E-modul. Studien viser også korrelasjon mellom trykkapsitet og årringsbredde, der tettere årringsbredde bidrar til økt styrke i trykk.

This research was conducted to determine the compressive strength parallell to grain of wood under dynamic load-situations. Additionally, it was investigated how the annular ring width affect the material properties. Former research that investigates the correlation between strain rate and strength gives contradicting results, where some report an increase, and some a decrease in strength. In total, 108 pressure tests were completed on small wooden specimens. The tests were performed in three different strain rates, where two were quasistatic and one dynamic. A high-speed camera was used to determine the strain during testing. Split-Hopkinson Pressure bar was used to perform the dynamic testing. Based on the tests in different strain rates, it was investigated if there was a correlation between strain rated and compressive strength. The annual ring study was based on the quasistatic tests, which are used to investigate the correlation between different parameters as Young´s modulus, compressive strength and density to annual ring width. The study finds clear correlation between strain rate and compressive strength. When comparing the characteristic compressive strength from the quasistatic and dynamic testing, it shows a 41% increased compressive strength. The annual ring study shows the correlation between Young´s modulus and annual ring width. The results also show a clear correlation between annual ring width and compressive strength, where a low width correlates with increased compressive strength.