23259

رفتار چوب‌هاي فرآوري شده ترك‌دار تحت بارگذاري مركب

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

1399/10/9

دكتر مجيدرضا آيت اللهي

مكانيك

چوب تنها ماده سازه‌اي طبيعي تجديدپذير است و اهميت آن و فرآورده‌هاي حاصل از آن در زندگي بشر، امري انكارناپذير است؛ لذا هدف از اين تحقيق، شناخت رفتار و خواص شكست چوب‌هاي فرآوري شده مي‌باشد، چرا كه آگاهي دقيق خواص اين مواد مي‌تواند صرفه جويي زماني، اقتصادي و نيز جلوگيري از خسارات مالي و حتي جاني را به همراه داشته باشد. با بررسي دقيق فرآورده‌هاي چوبي از منظر مكانيك شكست، مشخص مي‌گردد كه تحليل‌هاي تجربي شكست كه تاكنون صورت گرفته است، تنها به بررسي شكست در يكي از بارگذاري‌‌هاي مود I يا مود II پرداخته است و مي‌توان گفت تحقيقي مبني بر مطالعه بر روي شكست بارگذاري مركب بين مودهاي I و II بر روي اغلب فرآورده‌هاي چوبي از جمله تخته فيبر با چگالي متوسط و تخته خرده چوب صورت نگرفته است؛ حال آنكه بارگذاري مركب يكي از مرسوم‌ترين حالات بارگذاري بر روي مواد مي‌باشد. در اين تحقيق، با انجام آزمون‌ كشش در راستاهاي مختلف، براي هر يك از مصنوعات چوبي تخته فيبر با چگالي متوسط، تخته فيبر با چگالي بالا، تخته خرده چوب، تخته تراشه جهت‌دار شده و تخته‌‌لايه، خواص و رفتار كششي آن‌ها، مورد مطالعه قرار گرفته است و پس از استخراج استحكام كششي، مدول يانگ و ضريب پواسون اين دسته از چوب‌ها، خاصيت همسانگردي كه اساس رفتار يك ماده را نيز مشخص مي‌كند، مورد تحليل قرار گرفته است. با مشخص شدن رفتار همسانگردي چوب‌هايي نظير تخته فيبر با چگالي متوسط و تخته خرده چوب، آزمايش شكست خمشي كه كمتر مورد استفاده قرار گرفته است، بر روي آنها مورد توجه قرار گرفت؛ لذا با در نظر گرفتن نمونه خمش نيم دايروي كه نسبت به نمونه‌هاي مشابه از مزيت‌هاي قابل ملاحظه‌اي برخوردار است، بررسي شكست نمونه‌هايي از چوب‌هاي فرآوري شده صورت پذيرفت. يكي از مشكلات اصلي انجام آزمون خمشي برروي چوب‌ها لهيدگي ناشي از فشار مي‌باشد، كه در اين تحقيق با ارائه روشي مفيد مرتفع گرديده است. نتايج حاصل حاكي از آن است كه معيار حداكثر كرنش محيطي، رفتار شكست مودهاي مركب اين دسته از فرآورده‌هاي چوبي را به خوبي پيش‌بيني مي‌كند. علاوه بر آن چقرمگي شكست و زواياي شروع رشد ترك نيز براي تخته فيبر با چگالي متوسط و تخته خرده چوب به دست آورده شد و تحت بررسي تئوري قرار گرفتند. در آخر، بررسي آماري شكست نيز بر روي تعداد بيشتري از نمونه‌هاي تخته فيبر و تخته خرده چوب كه معرف جامعه آماري كل مي‌باشند، صورت گرفته است كه در آن تخمين چقرمگي‌هاي شكست مود II با استفاده از چقرمگي‌هاي شكست مود I نيز ارائه شده است.

1399/12/18

Fracture behavior of cracked processed wood under mixed mode loading

12/30/2021 12:00:00 AM

As the only renewable structural material, the importance of wood and wood-based products is undeniable. The present study aims to present an understanding of the properties and behavior fracture in processed wood. Accurate understanding of fracture behavior of wood not only saves valuable time and financial resources but also prevents loss of life and financial resources. While fracture in modes I and II has been extensively studied, literature review reveals a clear paucity of experimental investigation of mixed mode I/II, fracture in many wood products including medium density fiberboards and particle boards despite the frequent occurrence of mixed mode I/II fracture. In the present work, the behavior of medium density fiberboard, high density fiberboard, particle board, oriented strand board and plywood is studied by performing tensile tests. Subsequently, the isotropy property which determines material behavior is analyzed After extraction of mechanical properties such as tensile strength, Young’s modulus and Poisson’s ratio. Demonstrating significant advantages over other fracture specimens, the semi-circular specimen which has unfortunately received less attention, was used to carry out the bending fracture test on the mentioned processed wood products after their isotropy behavior was determined. One of the main challenges in the bending test is crushing under applied pressure. In the present study an effective method is presented to resolve the mentioned issue. The obtained results indicate that the maximum circumferential strain criterion can accurately predict the mixed-mode fracture response of the wood products under consideration. Moreover, the fracture toughness as well as crack initiation angle were obtained for the medium density fiberboard and the particle board and were theoretically analyzed. Finally, statistical analysis of fracture in a number of fiberboards and particle boards representative of the entire statistical population, is conducted. The statistical study was based on approximation of fracture toughness in mode II using that under mode I.