The influence of loading speed on the bending strength of beech (Fagus sp.) and birch (Betula sp.) wood

• Autorzy: Dobrowolska Ewa , Karczmarz Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.6491

Warianty tytułu

PL

Wpływ prędkości obciążania na wytrzymałość na zginanie drewna buka (Fagus sp.) i brzozy (Betula sp.)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The influence of loading speed on the bending strength of beech (Fagus sp.) and birch (Betula sp.) wood The subject of this paper was to investigate the effect of loading speeds from 20 mmˑmin-1 to 200 mmˑmin-1 on the flexural strength and deformation of beech (Fagus sp.) and birch (Betula sp.) wood with moisture content close to the absolutely dry state and fibre saturation point. A GOM Aramis measuring system, operating with Digital Image Correlation (DIC) technology, was used in the study to record the displacement and deformation of the elements in real time. The results obtained for flexural strength, flexural modulus and the amount of deformation observed showed a relationship between material properties and loading rate. At higher moisture content, the bending strength and modulus of elasticity decreased with increasing deflexion. The highest bending strength and modulus of elasticity were achieved by the tested wood species at a loading rate of 200 mmˑmin-1. Beech wood, compared to birch wood, showed higher bending strength and modulus of elasticity. Images obtained by means of DIC revealed, at moisture contents close to the dry state, a symmetrical distribution of compressive and tensile stresses relative to the neutral axis of the sample cross-section. At higher moisture contents, there was a significant asymmetry between the compressive and tensile stresses and an apparent shift of the neutral axis towards the tensile surface.

PL

Wpływ prędkości obciążania na wytrzymałość na zginanie drewna buka (Fagus sp.) i brzozy (Betula sp.). Przedmiotem pracy było zbadanie wpływu prędkości obciążania od 20 mmˑmin–1 do 200 mmˑmin–1 na wytrzymałość na zginanie i odkształcenie drewna buka (Fagus sp.) i brzozy (Betula sp.) o wilgotności bliskiej stanowi absolutnie suchemu i punktowi nasycenia włókien. W badaniach został wykorzystany systemu pomiarowego GOM Aramis, pracujący w technologii Digital Image Correlation (DIC) i rejestrujący przemieszczenia i odkształcenia elementów w czasie rzeczywistym. Uzyskane wyniki wytrzymałości na zginanie, moduł sprężystości przy zginaniu oraz wielkość powstającego odkształcenia wykazały związek między właściwościami materiału a prędkością obciążania. Przy wyższej wilgotności wytrzymałość na zginanie i moduł sprężystości ulegały obniżeniu, przy rosnącym odkształceniu. Najwyższą wytrzymałość na zginanie i moduł sprężystości badane gatunki drewna osiągnęły przy prędkości obciążania wynoszącej 200 mmˑmin–1. Wyższymi badanymi właściwościami charakteryzowało się drewno buka w porównaniu z drewnem brzozy. Obrazowanie przebiegu obciążania zginającego wykazało przy wilgotności bliskiej stanowi suchemu symetryczny rozkład naprężeń ściskających i rozciągających względem osi obojętnej przekroju próbki. Przy wyższej wilgotności nastąpiła znacząca asymetria między naprężeniem ściskającym i rozciągającym oraz widoczne przesunięcie osi obojętnej w stronę powierzchni rozciąganej.

Słowa kluczowe

EN

wood bending strength; MOE; deflexion; strain; wood moisture content; loading speed; cross-section neutral axis

PL

wytrzymałość drewna na zginanie; moduł sprężystości przy zginaniu; ugięcie; odkształcenie; wilgotność drewna; prędkość obciążania; oś obojętna przekroju

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2023
• Tom: No. 122
• Strony: 160--173
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dobrowolska Ewa

• Department of Wood Science and Wood Protection, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Science – SGGW, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4176-6005

autor

Karczmarz Wojciech

• Faculty of Wood Technology, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0009-0001-6971-4453

Bibliografia

• 1. BÜYÜKSARI, Ü. (2017). Effect of Loading Rate on Mechanical Properties of Micro-size Scots Pine Wood, BioResources 12(2), 2721-2730 10.15376/biores.12.2.2721-2730
• 2. 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, (109)
• 3. FUCHS, F. R. (1963). Untersuchungen über den Einfluss von Temperatur und Holzfeuchtigkeit auf die elastischen und plastischen Formänderungen von Buchenholz bei Zug- und Druckbelastung. Diss. UNI Hamburg. 172
• 4. HÄNSEL, A. (2012). Holz und Holwerkstoffe. Prüfung-Struktur-Eigenschaften. Berlin. Logos Verlag
• 5. HERING, S. & NIEMZ, P. (2012). Moisture-dependent, viscoelastic creep of European beech wood in longitudinal direction. European Journal of Wood and Wood Products. 70. 1-4. 10.1007/s00107-012-0600-4
• 6. KOLLMANN, F. (1952). Technologie des Holzes und der Holzwerkstoffe. 2. Aufl.- Springer, Berlin.
• 7. MELGAÇO, N,. BRANCO, L., A., CHAHUD, E., CHRISTOFORO, A., L., ROCCO LAHR, F.,. A., BATTISTELLE R. A. G., VALARELLI I. D. (2014) Influence of Moisture Content in Some Mechanical Properties of Two Brazilian Tropical Wood Species, Advanced Materials Research, 10.4028/www.scientific.net/AMR.1025-1026.42
• 8. MOHR, B. (2001). Zur Interaktion der Einflüsse aus Dauerstands-und Ermüdungsbeanspruchung im Ingenieurholzbau. na.
• 9. RADMANOVIĆ, K., JOVANOVIC, J., BELJO – LUČIĆ R., JUG M. (2021). Effect of a High Loading Rate on the Compressive Properties of Beech Wood in the Longitudinal Direction, BioResources 16(2), 10.15376/biores.16.2.4093-4105
• 10. ROSE, G. (1965). Das mechanische Verhalten des Kiefernholzes bei dynamischer Dauerbeanspruchung in Abhängigkeit von Belastungsart, Belastungsgröße, Feuchtigkeit und Temperatur. Holz als Roh-und Werkstoff, 23(7), 271-284.
• 11. SOARES, L. S. R., FRAGA, I., F., DE SOUZA E PAULA, L., ARROYO, F., N., RUTHES, H., C., DE MOURA AQUINO, V., B., MOLINA., J. C., PANZERA, T. H., MELGAÇO, N., BRANCO, L., CHAHUD, E., CHRISTOFORO, A. L., ROCCO LAHR, F. A. (2021) Influence of Moisture Content on Physical and Mechanical Properties of Cedrelinga catenaeformis Wood, BioResources 10.15376/biores.16.4.6758-6765
• 12. STARECKI, A., DROUET, T., LEŚNIKOWSKI, A., ONIŚKO, W., 1989, Technologia Tworzyw Drzewnych, issue 4., Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warsaw
• 13. VORREITER, L. (1949). Holztechnologisches Handbuch. Band 1. Allgemeines, Holzkunde, Holzschutz und Holzvergütung. Verlag Georg Fromme & Co. Wien.
• 14. WON KANG, C. (2005). The Mechanical Behavior and the Anatomical Changes of Wood due to Variation of Deflection Rates, Journal of the Korean Wood Science and Technology, 33(5): 7 – 12. 2005
• 15. ISO 13061-2. Physical and mechanical properties of wood – Test methods for small clear wood specimens – Part 2: Determination of density for physical and mechanical tests; ISO: Geneva, Switzerland, 2014
• 16. ISO 13061-3. Physical and mechanical properties of wood – Test methods for small clear wood specimens – Part 3: Determination of ultimate strength in static bending; ISO: Geneva, Switzerland, 2014
• 17. ISO 13061-4. Physical and mechanical properties of wood – Test methods for small clear wood specimens – Part 4: Determination of modulus of elasticity in static bending; ISO: Geneva, Switzerland, 2014