Testing of the fatigue strength along wood fibres at different moisture contents

Dobrowolska, Ewa; Niedbała, Mateusz; Tabaczyński, Daniel

doi:10.5604/01.3001.0015.5133

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Testing of the fatigue strength along wood fibres at different moisture contents

Autorzy

Dobrowolska Ewa , Niedbała Mateusz , Tabaczyński Daniel

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.5133

Warianty tytułu

Języki publikacji

Abstrakty

Testing of the fatigue strength along wood fibres at different moisture contents. The paper determines the effect of wood moisture content on the fatigue strength in compression along fibres. The method of determining the maximum stress at the proportional limit was used for the measurements. Fatigue strength was investigated for three wood species: pedunculate oak (Quercus robur L.), bearded birch (Betula pendula Roth.) and Norway spruce (Picea abies L.), with two moisture contents: close to the absolutely dry state and above the fibre saturation point. The ratio of fatigue strength to short term strength depends on moisture content and is similar for birch (70.3% in the dry state and 72.1% in the wet state), for oak (67.4% and 69.5% in both states) and for spruce (66.6% in the dry state and 68.1% in the wet state). The moisture content of the wood clearly influences the fatigue strength of the wood. On average, the fatigue strength of wood with moisture contents above the fibre saturation point constitutes about 0.20 of the fatigue strength of wood with moisture contents close to 0%. This tendency was found regardless of the tested species. The simplified method for testing fatigue strength at the limit of proportionality has shown its limited usefulness, requiring further analysis and comparison with other methods in order to be thoroughly tested and possibly improved.

Badanie wytrzymałości zmęczeniowej wzdłuż włókien drewna przy różnej wilgotności. W pracy określono wpływ wilgotności drewna na wytrzymałość zmęczeniową przy ściskaniu wzdłuż włókien. Do pomiarów wykorzystano metodę wyznaczania maksymalnego naprężenia na granicy proporcjonalności. Wytrzymałość zmęczeniową zbadano dla trzech gatunków drewna: dębu szypułkowego (Quercus robur L.), brzozy brodawkowatej (Betula pendula Roth.) i świerka pospolitego (Picea abies L.), o dwóch wilgotnościach: zbliżonej do stanu absolutnie suchego i powyżej punkt nasycenia włókien. Stosunek wytrzymałości zmęczeniowej do wytrzymałości chwilowej zależy od zawartości wilgoci i jest podobny dla brzozy (70,3% w stanie suchym i 72,1% w stanie mokrym), dębu (67,4% i 69,5% w obu stanach) oraz świerka (66,6 % w stanie suchym i 68,1% w stanie mokrym). Zawartość wilgoci w drewnie wyraźnie wpływa na wielkość wytrzymałości zmęczeniowej drewna. Średnio wytrzymałość zmęczeniowa drewna o wilgotności powyżej punktu nasycenia włókien stanowi 0,20 wytrzymałości drewna o wilgotności bliskiej 0%. Tendencję tę stwierdzono niezależnie od badanego gatunku. Uproszczona metoda badania wytrzymałości zmęczeniowej na granicy proporcjonalności wykazała swoją ograniczoną przydatność, wymagającą dalszej analizy i porównania z innymi metodami w celu dokładnego przetestowania i ewentualnego udoskonalenia.

Słowa kluczowe

fatigue strength moisture contents simplified method for testing oak birch Norway spruce

Wydawca

Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Czasopismo

Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology

Rocznik

2021

Tom

No. 115

Strony

45--54

Opis fizyczny

Bibliogr 45 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dobrowolska Ewa

Department of Wood Sciences and Wood Preservation, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences – SGGW

autor

Niedbała Mateusz

Department of Technology and Entrepreneurship in Wood Industry, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences – SGGW

autor

Tabaczyński Daniel

Faculty of Wood Technology, Warsaw University of Life Sciences - SGGW

Bibliografia

1. BELJANKIN-JACENKO F. P., 1957. Deformativnost i soprotivlaemost drevesiny: 200. Kiev 1957.
2. BENGTSSON C., 2001. Mechano-sorptive bending creep of timber – influence of material parameters. Holz als Roh und Werkstoff, 59: 229-236.
3. BRYAN, J., 1960. Particle Board under Long-Term Loading. Forest Products J. Bd.10 (1960) 4, 200-204.
4. ČÍŽEK, L., 1961. Dauerfestigkeit und rheologische Eigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen. Holz als Roh-und Werkstoff 19: 83-85. ttps://doi.org/10.1007/BF02609519.
5. CLORIUS, C., PEDERSEN, M., HOFFMEYER, P. et al., 2000. Compressive fatigue in wood. Wood Science and Technology 34: 21-37. https://doi.org/10.1007/s002260050005.
6. DOBROWOLSKA E., LICHACZEWSKA B., PINCHEVSKA O., 2020. The impact of crosshead speed on the strength of spruce wood (Picea abies L.). Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW Forestry and Wood Technology No 109, 2020: 126-136. https://10.5604/01.3001.0014.3430.
7. DUBOIS, F., RANDRIAMBOLOLONA, H., PETIT, C., 2005. Creep in Wood Under Variable Climate Conditions: Numerical Modeling and Experimental Validation. Mech Time-Depend Mater 9, 173–202 (2005). https://doi.org/10.1007/s11043-005-1083-z.
8. FRIDLEY K. J., TANG R. C., SOLTIS L. A., 1991: Moisture effect on load-duration behavior of lumber. Part I. Effect of constant relative humidity. Wood and Fiber Science, 23(1): 114-127.
9. GERHARDS C. C., 1977: Effect of duration and rate of loading on strength of wood and wood-based materials. USDA, Forest Service Research Paper FPL 283, Forest Products Laboratory, Madison, WI.
10. GILLWALD W. 1966. Untersuchungen über die Dauerfestigkeit von mehrschichtigen Spanplatten. Holz als Roh- und Werkstoff. 24 (10): 293-298.
11. GILLWALD W., LUTHARDT H. 1966. Beitrag zur Dauerstandfestigkeit an Vollholz und Holzspanplatten. Holztechnologie 7 (1): 25-29.
12. GOŁACKI K., STROPEK Z., 2001. Przegląd modeli reologicznych materiałów roślinnych o dużej zawartości wody. Inżynieria Rolnicza. 2: 63–68.
13. GONET B., 1991. Reologiczne właściwości drewna. Przemysł Drzewny. 3: 3-5.
14. GRESSEL P., 1972. Zeitstandbiegeverhalten von Holzwerkstoffen in Abhängigkeit von Klima und Belastung. Holz als Roh-und Werkstoff 30: 479-488. https://doi.org/10.1007/BF02621491.
15. GRESSEL P., 1984. Zur Vorhersage des langfristigen Formänderungsverhaltens aus Kurz-Kriechversuchen. Holz als Roh-und Werkstoff 42: 293-301. https://doi.org/10.1007/BF02608938.
16. HANHIJARVI A., GALIMARD P., HOFFMEYER P., 1998: Duration of load behavior of different sized straight timber beams subjected to bending in variable climate. Springer-Verlag, Holz als Roh- und Werkstoff, 56: 285-293.
17. HERING S., KEUNECKE D., NIEMZ P., KALISKE M. 2012. Moisture-dependent orthotropic elasticity of beech wood. Wood Science and Technology, 46 (5): 927-938.
18. IVANOV, J. M., 1938. Doklady Akademii Nauk SSSR: 551.
19. IVANOV, J. M., 1941. Predel platičeskogo tečenija drevesiny. Moskau 1941.
20. KOLLMANN F. (1951). Technologie des Holzes und der Holzwerkstoffe (2. Ausg. Bd. 2). Berlin/Göttingen/Heidelberg. Springer-Verlag.
21. KOLLMANN F., COTE W., 1968: Principle of wood science and wood technology. Solid wood - Part I. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York.
22. KONSTANKIEWICZ K., PUKOS A., ZDUNEK A., 1996. Teorie odkształceń materiałów biologicznych w świetle relaksacji naprężeń. Zesz. Prob. PNR, 443. 353-363.
23. KOZAKIEWICZ P., 2010: Wpływ temperatury i wilgotności na wytrzymałość na ściskanie wzdłuż włókien wybranych rodzajów drewna o zróżnicowanej gęstości i budowie anatomicznej. Wydawnictwo SGGW, Warszawa.
24. KRYSICKI W., BARTOS J., DYCZKA W., KRÓLIKOWSKA K., WASILEWSKI M., 2000. Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna w zadaniach. Cz. II Statystyka matematyczna. PWN, Warszawa.
25. KRZYSIK F., 1957: Nauka o drewnie. PWN, Warszawa.
26. MATEJAK M., STARECKA D., 1971. Einfluβ des Gefrierens von Holz auf seine Druckfestigkeit. Holztechnologie 12 (3), 144-146.
27. MOHR B., 2001. Zur Interaktion der Einflüsse aus Dauerstandbelastung und Ermüdungsbeanspruchung im Ingenieurholzbau. München: TU München, Berichte aus dem Konstruktiven Ingenieurbau.
28. MUKUDAI, J., YATA, S., 1986. Modelling and simulation of viscoelastic behaviour (tensile strain) of wood under moisture change. Wood Sci. Technol. 20: 335-348, https://doi.org/10.1007/BF00351586.
29. NIELSEN L. F., 2007. Strength of wood versus rate of testing – A theoretical approach. Holz als Roh- und Werkstoff, 65(3), 223-229.
30. NIEMZ P., SONDEREGGER W. (2017). Holzphysik. Physik des Holzes und Holzwerkstoffe. Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, Carl Hanser Verlag München.
31. PERKITNY T., SZYMANKIEWICZ H. 1963. Verlauf und Geschwindigkeit von Feuchtigkeitsänderungen in Holz und Holzspanplatten in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Anfangs- und Ausgleichsfeuchte. Holztechnol.4 (1): 17-22.
32. ROSE O., 1965. Das mechanische Verhalten des Kiefernholzes bei dynamischer Dauerbeanspruchung in Abhängigkeit von Belastungsart, Belastungsgröβe, Feuchtigkeit und Temperatur. Holz als Roh- und Werkstoff, 23 (7): 271-284.
33. SIEGEL J., 1985. Urcenie materiałowych charakteristik z Burgersovho modelu pro lepene drevo. Drev. Vysk., 107: 66-78.
34. STAUDACHER E., 1936. Der Baustoff Holz. Zürich-Leipzig.
35. STÜSSI F. 1953. Dauerfestigkeit von Aluminium-Legierungen. IABSE publications – Mémoires AIPC – IVBH Abhandlungen, 13 (1953): 357-366. http://doi.org/10.5169/seals-13210.
36. WANG J. B., LAM F., FOSCHI R. O., 2012. Duration-of-load and creep effects in strand-based wood composite: experimental research. Wood Sci. Technol. 46: 361-373.
37. YLINEN, A., 1957. Zur Theorie der Dauerfestigkeit des Holzes. Holz als Roh- und Werkstoff Bd. 15 (1957) 5, 213-215.
38. YLINEN, A., 1959. Über den Einfluß der Verformungsgeschwindigkeit auf die Bruchfestigkeit des Holzes. Holz als Roh- und Werkstoff Bd.17 (1959) 6, 231–234.
39. ZOBEL H., ALKHAFAJI T., 2006. Mosty drewniane Konstrukcje przełomu XX i XXI wieku. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa.
40. ASTM D 6815-02a, 2004. Evaluation of duration of load and creep effects of wood and wood-based products. West Conshohocken, USA.
41. DIN EN 1156. Wood-based panels. Determination of duration of load and creep factors.
42. PN-77/D-04100 Drewno. Oznaczenie wilgotności.
43. PN-77/D-04101 Drewno. Oznaczenie gęstości.
44. PN-79/D-04102 Drewno. Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien.
45. PN-EN 1156:2013-07. Płyty drewnopochodne – Określanie czasu trwania obciążenia i współczynników pełzania.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-7185ad8f-c169-4133-a635-d4578651d88d