Konstitutivní modelování dřeva s využitím mikroskopické analýzy

Abstract

Disertační práce představuje dřevo z mikroskopické úrovně a popisuje jeho jednotlivé složky. Složky jsou popsány nejen z hlediska tvaru a rozměrů, ale také z hlediska chemického složení. Mikroskopické informace týkající se vlastností dřeva jsou doplněny poznatky získanými nanoindentací. Na základě získaných poznatků jsme si zvolili na makroúrovni fyzikální vztahy popisující ortotropní a transverzálně izotropní materiál. Z tohoto pohledu byla analyzována buňka dřeva a vypočteny příčné tahy mezi jednotlivými konstituenty. Vycházejíce z těchto znalostí jsme se zaměřili na vliv příčných tahů při jednoosém tlaku. Vzhledem ke složení dřevního kompositu jsme zanalyzovali vliv MFA a jeho vliv na tuhost vzorku. Pro získávání ortotropních parametrů bylo odvozeno analytické řešení popisující matici poddajnosti razníku zatlačovaného do dřeva. Na základě analytických vztahů byla vyhodnocena řada měření. Jejich výhodou je, že získáváme komplexní informace o chování dřevního kompozitu, včetně vlivu smyku a příčné kontrakce. Laboratorní testování bylo provedeno za účelem ověření analytické studie a odvozených vzorců.

The doctoral thesis introduces the wood from the microscopic level describing all constituents. The constituents are described not only from the shape and dimensions, but they are described from the chemical composition as well. Microscopic information concerning wood properties is complemented by the knowledge obtained by nanoindentation. Constitutive relations describing orthotropic and transversally isotropic material were chosen based on the acquired knowledge. From this perspective, the wood cell was analyzed and the transverse tensions between the constituents were calculated and analyzed. This effect was studied consequently on the uniaxial compression tests. We have analyzed the influence of MFA on stiffness of the tested wood sample. As the summary of the study was proposed the formula describing the effect of the MFA angle on the stiffness of wood composite. The analytical solution describing matrix of compliance of the punch pressed into the timber was derived to obtain its orthotropic parameters. Several measurements were carried out based on this analytical solution. The advantage is that we get comprehensive information including the effect of the shear and transverse contraction on the behavior of the wood composite. Laboratory testing were carried out to validate analytical study and derived formulas.