Comparison of anisotropic strength criteria in the biaxial stress state

• Autorzy: Garab J. , Szalaj J.

Warianty tytułu

PL

Porównanie anizotropowych kryteriów wytrzymałości w dwuosiowym stanie naprężeń

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In our study, three phenomenological strength criteria (the von Mises criterion, the Tsai-Wu criterion, and the Ashkenazi criterion) were compared based on experimental data. The goal of this study was to decide which strength theory describes properly the failure of wood under biaxial load. Formerly, a set of biaxial tests was performed on Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.) specimens. As a result hundreds of biaxial strength data are available. Failure criteria were validated in these planar stress states. Theoretical and experimental background was presented and tensor components were calculated from engineering strength for each strength criteria. Failure prediction data was determined by the three theories. The results show that out of the three criteria the Ashkenazi strength criterion best describes the failure of wood in planar stress state.

PL

Ze względu na skomplikowaną mikrostrukturę, właściwości fizyczne i mechaniczne drewna i materiałów drewnopochodnych są anizotropowe. Z powodu tej złożonej struktury, przewidywanie wytrzymałości drewna jest trudne i komplikuje się jeszcze bardziej w złożonych (dwu- i trójosiowych) stanach naprężeń. W niniejszej pracy porównano trzy fenomenologiczne anizotropowe kryteria wytrzymałości (von Mises'a, Tsai - Wu i Ashkenazi'ego) na podstawie danych doświadczalnych uzyskanych uprzednio dla świerka (Picea abies [L.] Karst.). Celem tego porównania było ustalenie, która teoria wytrzymałościowa przewiduje właściwie powstawanie defektów w drewnie w dwuosiowym stanie naprężeń. Na podstawie posiadanych danych doświadczalnych wyznaczono wartości wskaźników przewidywania defektu wraz z ich współczynnikami zmienności. Uzyskane wyniki pokazują, że w płaskim stanie naprężeń kryterium wytrzymałościowe Ashkenazi'ego najlepiej przewiduje powstawanie uszkodzeń w drewnie. Kolejnym etapem analiz będzie porównanie anizotropowych kryteriów wytrzymałościowych dla trójosiowego stanu naprężeń oraz badania innych gatunków drewna w wieloosiowych stanach naprężeń.

Słowa kluczowe

EN

anisotropic strength criteria; biaxial tests; planar stress states; failure prediction number; Ashkenazi strength criterion

PL

anizotropowe kryteria wytrzymałości; badania dwuosiowe; płaskie stany naprężeń; wskaźnik przewidywania defektu; kryterium wytrzymałości Ashkenaziego

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Drewno : prace naukowe, doniesienia, komunikaty
• Rocznik: 2010
• Tom: vol. 53, nr 183
• Strony: 51--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Garab J.

autor

Szalaj J.

• University of West Hungary, Sopron, Hungary,

Bibliografia

• Ashkenazi E.K. [1966]: Protschnost' anisotropnykh drevesnykh i sintetitscheskikh materialov Isdaniie Lesnaya Promishlennost'. Moscow
• Ashkenazi E.K. [1967]: K voprosu o geometrii teorii protschnosti. Mekhanika Polimerov [3] 4:703–707
• Ashkenazi E.K. [1976]: Eshho raz pro geometriu protschnosti anisotropnykh materialov. Mekhanika Polimerov [12] 2:269–278
• Ashkenazi E.K., Ganov E.V. [1972]: Anizotropia konstrukcionnykh materialov. Leningrad
• Eberhardsteiner J. [2002]: Mechanisches Verhalten von Fichtenholz. Experimentelle Bestimmung der biaxialen Festigkeitseigenschaften. Springer-Verlag, Wien, New York
• Kasal B., Leichti R.J. [2005]: State of the art in multiaxial phenomenological failure criteria for wood members. Progress in Structural Engineering and Materials. [7] :3–13
• Mackenzie-Heinwein P., Eberhardsteiner J. [2005]: Rate- independent mechanical bahavior of biaxially stressed wood: Experimental observations and constitutive modeling as an orthotropic two- surface elasto- plastic material. Holzforschung [59]:311–321
• Seweryn A., Romanovych M. [2007]: Strength criteria for wood under the conditions of complex stressed state. Materials Science [43] 3:343–350
• Szalai J. [1992]: Comparing of failure theories for orthotropic materials on the basis of theoretical criteria of their applicability. Acta Facultatis Ligniensis [1]:15–31
• Szalai J. [1994]: A faanyag anizotrop rugalmasságtana. I. rész. A mechanikai tulajdonságok anizotrópiája [Anisotropic Elastic and Strength Theories of Wood and Wood-Based Composites, Part I. Anisotropy of the mechanical properties]. Hillebrand nyomda. Sopron
• Szalai J. [2001]: Különböző fafajok technikai szilárdságai. In: Wittman G. (ed.): Mérnöki faszerkezetek. II. rész. Mezőgazdasági Szaktudás kiadó. Budapest. 199
• Szalai J. [2008]: Festigkeitstheorien von anisotropen Stoffen mit sprödem Bruchverhalten. Acta Sylvatica Lignaria Hungarica [5]:61–80
• Tsai S.W., Wu E.M. [1971]: A general theory of strength for anisotropic material. Journal of Composite Materials [5]: 58–80
• Yoshihara H. [1991]: A failure criterion which enables the prediction of the failing direction for orthotropic material. Mokuzai Gakkaishi [37] 6:511–516
• van der Put T.A.C.M. [2009]: A continuum failure criterion applicable to wood. Journal of Wood Science [55] 5:315–322
• von Mises R. [1928]: Mechanik der plastischen Formänderung von Kristallen. Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik [8] :161–185