Murtumismekaniikan soveltaminen puuhun

Kirsti Wright, Erkki Leppävuori

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Puun murtumistarkasteluihin alettiin soveltaa 1960-luvulla murtumismekaniikkaa, joka tarkastelee aineessa olevan särön kasvamista ja särönkasvusta johtuvaa haurasmurtuman mahdollisuutta. Varhaisimmissa tutkimuksissa etsittiin vapautuvan energian GC riippuvaisuutta särön koosta, puun ortotropiasuunnista, kosteudesta, lämpötilasta ja kokeen suoritusnopeudesta. Uudemmat tutkimukset ovat keskittyneet murtumissitkeyden KC määrittamiseen ja lineaarisen murtumismekaniikan soveltamiseen. Murtumismekaniikan materiaalivauriot ovat herkkiä koemenettelyn yksityiskohdille. Eri tutkijoiden arvojen vertailua vaikeuttaa se, että ohjaavaa standardia ei ole. Käytettyjen koekappaleiden koko vaihtelee parista kuutiosenttimetristä kolmemetrisiin palkkeihin ja pienillä koekappaleilla on saatu jopa monikymmenkertaisia laskennallisen murtumissitkeyden arvoja verrattuna suurten koekappaleiden antamiin arvoihin. Puun ortotrooppisuuden takia yhdistetyt murtumistavat ovat yleisiä. Keskeinen ongelma on eri tapojen merkityksen arvioiminen ja sopivan murtoehdon muodostaminen. Ortotropiasuuntien erilaista murtumissitkeyttä voidaan selittää murtopinnan morfologian avulla. Tärkeimmät selitysmallit tarkastelevat vuosilustojen ja ydinsäteiden sekä solurakenteen merkitystä. Soluseinämien rakennepiirteet selittävät kosteuden ja lämpötilan vaikutusta. Lineaarista murtumismekaniikkaa voidaan soveltaa rakenteisiin, joissa esiintyy puun syiden suuntaan nähden poikittaisia vetojännityksiä ja jännityshuippuja. Liimapuupalkeissa ja liimaliitoksissa on tällaisia yksityiskohtia. Halkeamien, lovien ja mahdollisesti oksienkin vaikutus rakenteen kantokykyyn voidaan ottaa paremmin husmioon murtumismekaniikan avulla. Kokovaikutuksen analysoinnissa on otettava huomioon, onko kappale tasojännitystilassa vai tasomuodonmuutostilassa. Edelleen on erotettava toisistaan lujuuden ja murtumissitkeyden riippuvaisuus koosta. Luonnollisen kokoa ilmaisevan parametrin löytäminen ei ole itsestään selvää. Virheetön puu ja sahatavara kestävät pitkäaikaista kuormitusta eri tavalla. Sekä jännitysintensiteettitarkasteluun perustuvaa hitaan särönkasvun teoriaa että viskoelastisen särönkasvun teoriaa on käytetty eliniän arviointiin. Vauriomallit ovat analogisia särönkasvuteorian kanssa. Varmuusfilosofian pitää perustua tilastolliseen tarkasteluun, jolloin sahatavaran ominaisuuksia käsitellään ottaen huomioon niille luonteenomaiset vinot ja laajat jakaumat. Murtorajatilana nopean säronkasvun aiheuttama haurasmurtuma on vaarallisempi kuin hidas ja sitkeä puristusmurtuma, jolloin rakennuksen muodonmuutos ennakoi kantokyvyn menettämistä.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages101
ISBN (Print)951-38-2137-4
Publication statusPublished - 1984
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

NameTiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus
PublisherVTT
Volume373

Fingerprint

mechanics

Keywords

  • wood products
  • fracture mechanics
  • strength

Cite this

Wright, K., & Leppävuori, E. (1984). Murtumismekaniikan soveltaminen puuhun. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, No. 373
Wright, Kirsti ; Leppävuori, Erkki. / Murtumismekaniikan soveltaminen puuhun. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1984. 101 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 373).
@book{3ede8524e8274509a3775f130f161bce,
title = "Murtumismekaniikan soveltaminen puuhun",
abstract = "Puun murtumistarkasteluihin alettiin soveltaa 1960-luvulla murtumismekaniikkaa, joka tarkastelee aineessa olevan s{\"a}r{\"o}n kasvamista ja s{\"a}r{\"o}nkasvusta johtuvaa haurasmurtuman mahdollisuutta. Varhaisimmissa tutkimuksissa etsittiin vapautuvan energian GC riippuvaisuutta s{\"a}r{\"o}n koosta, puun ortotropiasuunnista, kosteudesta, l{\"a}mp{\"o}tilasta ja kokeen suoritusnopeudesta. Uudemmat tutkimukset ovat keskittyneet murtumissitkeyden KC m{\"a}{\"a}rittamiseen ja lineaarisen murtumismekaniikan soveltamiseen. Murtumismekaniikan materiaalivauriot ovat herkki{\"a} koemenettelyn yksityiskohdille. Eri tutkijoiden arvojen vertailua vaikeuttaa se, ett{\"a} ohjaavaa standardia ei ole. K{\"a}ytettyjen koekappaleiden koko vaihtelee parista kuutiosenttimetrist{\"a} kolmemetrisiin palkkeihin ja pienill{\"a} koekappaleilla on saatu jopa monikymmenkertaisia laskennallisen murtumissitkeyden arvoja verrattuna suurten koekappaleiden antamiin arvoihin. Puun ortotrooppisuuden takia yhdistetyt murtumistavat ovat yleisi{\"a}. Keskeinen ongelma on eri tapojen merkityksen arvioiminen ja sopivan murtoehdon muodostaminen. Ortotropiasuuntien erilaista murtumissitkeytt{\"a} voidaan selitt{\"a}{\"a} murtopinnan morfologian avulla. T{\"a}rkeimm{\"a}t selitysmallit tarkastelevat vuosilustojen ja ydins{\"a}teiden sek{\"a} solurakenteen merkityst{\"a}. Solusein{\"a}mien rakennepiirteet selitt{\"a}v{\"a}t kosteuden ja l{\"a}mp{\"o}tilan vaikutusta. Lineaarista murtumismekaniikkaa voidaan soveltaa rakenteisiin, joissa esiintyy puun syiden suuntaan n{\"a}hden poikittaisia vetoj{\"a}nnityksi{\"a} ja j{\"a}nnityshuippuja. Liimapuupalkeissa ja liimaliitoksissa on t{\"a}llaisia yksityiskohtia. Halkeamien, lovien ja mahdollisesti oksienkin vaikutus rakenteen kantokykyyn voidaan ottaa paremmin husmioon murtumismekaniikan avulla. Kokovaikutuksen analysoinnissa on otettava huomioon, onko kappale tasoj{\"a}nnitystilassa vai tasomuodonmuutostilassa. Edelleen on erotettava toisistaan lujuuden ja murtumissitkeyden riippuvaisuus koosta. Luonnollisen kokoa ilmaisevan parametrin l{\"o}yt{\"a}minen ei ole itsest{\"a}{\"a}n selv{\"a}{\"a}. Virheet{\"o}n puu ja sahatavara kest{\"a}v{\"a}t pitk{\"a}aikaista kuormitusta eri tavalla. Sek{\"a} j{\"a}nnitysintensiteettitarkasteluun perustuvaa hitaan s{\"a}r{\"o}nkasvun teoriaa ett{\"a} viskoelastisen s{\"a}r{\"o}nkasvun teoriaa on k{\"a}ytetty elini{\"a}n arviointiin. Vauriomallit ovat analogisia s{\"a}r{\"o}nkasvuteorian kanssa. Varmuusfilosofian pit{\"a}{\"a} perustua tilastolliseen tarkasteluun, jolloin sahatavaran ominaisuuksia k{\"a}sitell{\"a}{\"a}n ottaen huomioon niille luonteenomaiset vinot ja laajat jakaumat. Murtorajatilana nopean s{\"a}ronkasvun aiheuttama haurasmurtuma on vaarallisempi kuin hidas ja sitke{\"a} puristusmurtuma, jolloin rakennuksen muodonmuutos ennakoi kantokyvyn menett{\"a}mist{\"a}.",
keywords = "wood products, fracture mechanics, strength",
author = "Kirsti Wright and Erkki Lepp{\"a}vuori",
year = "1984",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-2137-4",
series = "Tiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
address = "Finland",

}

Wright, K & Leppävuori, E 1984, Murtumismekaniikan soveltaminen puuhun. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, no. 373, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Murtumismekaniikan soveltaminen puuhun. / Wright, Kirsti; Leppävuori, Erkki.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1984. 101 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 373).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Murtumismekaniikan soveltaminen puuhun

AU - Wright, Kirsti

AU - Leppävuori, Erkki

PY - 1984

Y1 - 1984

N2 - Puun murtumistarkasteluihin alettiin soveltaa 1960-luvulla murtumismekaniikkaa, joka tarkastelee aineessa olevan särön kasvamista ja särönkasvusta johtuvaa haurasmurtuman mahdollisuutta. Varhaisimmissa tutkimuksissa etsittiin vapautuvan energian GC riippuvaisuutta särön koosta, puun ortotropiasuunnista, kosteudesta, lämpötilasta ja kokeen suoritusnopeudesta. Uudemmat tutkimukset ovat keskittyneet murtumissitkeyden KC määrittamiseen ja lineaarisen murtumismekaniikan soveltamiseen. Murtumismekaniikan materiaalivauriot ovat herkkiä koemenettelyn yksityiskohdille. Eri tutkijoiden arvojen vertailua vaikeuttaa se, että ohjaavaa standardia ei ole. Käytettyjen koekappaleiden koko vaihtelee parista kuutiosenttimetristä kolmemetrisiin palkkeihin ja pienillä koekappaleilla on saatu jopa monikymmenkertaisia laskennallisen murtumissitkeyden arvoja verrattuna suurten koekappaleiden antamiin arvoihin. Puun ortotrooppisuuden takia yhdistetyt murtumistavat ovat yleisiä. Keskeinen ongelma on eri tapojen merkityksen arvioiminen ja sopivan murtoehdon muodostaminen. Ortotropiasuuntien erilaista murtumissitkeyttä voidaan selittää murtopinnan morfologian avulla. Tärkeimmät selitysmallit tarkastelevat vuosilustojen ja ydinsäteiden sekä solurakenteen merkitystä. Soluseinämien rakennepiirteet selittävät kosteuden ja lämpötilan vaikutusta. Lineaarista murtumismekaniikkaa voidaan soveltaa rakenteisiin, joissa esiintyy puun syiden suuntaan nähden poikittaisia vetojännityksiä ja jännityshuippuja. Liimapuupalkeissa ja liimaliitoksissa on tällaisia yksityiskohtia. Halkeamien, lovien ja mahdollisesti oksienkin vaikutus rakenteen kantokykyyn voidaan ottaa paremmin husmioon murtumismekaniikan avulla. Kokovaikutuksen analysoinnissa on otettava huomioon, onko kappale tasojännitystilassa vai tasomuodonmuutostilassa. Edelleen on erotettava toisistaan lujuuden ja murtumissitkeyden riippuvaisuus koosta. Luonnollisen kokoa ilmaisevan parametrin löytäminen ei ole itsestään selvää. Virheetön puu ja sahatavara kestävät pitkäaikaista kuormitusta eri tavalla. Sekä jännitysintensiteettitarkasteluun perustuvaa hitaan särönkasvun teoriaa että viskoelastisen särönkasvun teoriaa on käytetty eliniän arviointiin. Vauriomallit ovat analogisia särönkasvuteorian kanssa. Varmuusfilosofian pitää perustua tilastolliseen tarkasteluun, jolloin sahatavaran ominaisuuksia käsitellään ottaen huomioon niille luonteenomaiset vinot ja laajat jakaumat. Murtorajatilana nopean säronkasvun aiheuttama haurasmurtuma on vaarallisempi kuin hidas ja sitkeä puristusmurtuma, jolloin rakennuksen muodonmuutos ennakoi kantokyvyn menettämistä.

AB - Puun murtumistarkasteluihin alettiin soveltaa 1960-luvulla murtumismekaniikkaa, joka tarkastelee aineessa olevan särön kasvamista ja särönkasvusta johtuvaa haurasmurtuman mahdollisuutta. Varhaisimmissa tutkimuksissa etsittiin vapautuvan energian GC riippuvaisuutta särön koosta, puun ortotropiasuunnista, kosteudesta, lämpötilasta ja kokeen suoritusnopeudesta. Uudemmat tutkimukset ovat keskittyneet murtumissitkeyden KC määrittamiseen ja lineaarisen murtumismekaniikan soveltamiseen. Murtumismekaniikan materiaalivauriot ovat herkkiä koemenettelyn yksityiskohdille. Eri tutkijoiden arvojen vertailua vaikeuttaa se, että ohjaavaa standardia ei ole. Käytettyjen koekappaleiden koko vaihtelee parista kuutiosenttimetristä kolmemetrisiin palkkeihin ja pienillä koekappaleilla on saatu jopa monikymmenkertaisia laskennallisen murtumissitkeyden arvoja verrattuna suurten koekappaleiden antamiin arvoihin. Puun ortotrooppisuuden takia yhdistetyt murtumistavat ovat yleisiä. Keskeinen ongelma on eri tapojen merkityksen arvioiminen ja sopivan murtoehdon muodostaminen. Ortotropiasuuntien erilaista murtumissitkeyttä voidaan selittää murtopinnan morfologian avulla. Tärkeimmät selitysmallit tarkastelevat vuosilustojen ja ydinsäteiden sekä solurakenteen merkitystä. Soluseinämien rakennepiirteet selittävät kosteuden ja lämpötilan vaikutusta. Lineaarista murtumismekaniikkaa voidaan soveltaa rakenteisiin, joissa esiintyy puun syiden suuntaan nähden poikittaisia vetojännityksiä ja jännityshuippuja. Liimapuupalkeissa ja liimaliitoksissa on tällaisia yksityiskohtia. Halkeamien, lovien ja mahdollisesti oksienkin vaikutus rakenteen kantokykyyn voidaan ottaa paremmin husmioon murtumismekaniikan avulla. Kokovaikutuksen analysoinnissa on otettava huomioon, onko kappale tasojännitystilassa vai tasomuodonmuutostilassa. Edelleen on erotettava toisistaan lujuuden ja murtumissitkeyden riippuvaisuus koosta. Luonnollisen kokoa ilmaisevan parametrin löytäminen ei ole itsestään selvää. Virheetön puu ja sahatavara kestävät pitkäaikaista kuormitusta eri tavalla. Sekä jännitysintensiteettitarkasteluun perustuvaa hitaan särönkasvun teoriaa että viskoelastisen särönkasvun teoriaa on käytetty eliniän arviointiin. Vauriomallit ovat analogisia särönkasvuteorian kanssa. Varmuusfilosofian pitää perustua tilastolliseen tarkasteluun, jolloin sahatavaran ominaisuuksia käsitellään ottaen huomioon niille luonteenomaiset vinot ja laajat jakaumat. Murtorajatilana nopean säronkasvun aiheuttama haurasmurtuma on vaarallisempi kuin hidas ja sitkeä puristusmurtuma, jolloin rakennuksen muodonmuutos ennakoi kantokyvyn menettämistä.

KW - wood products

KW - fracture mechanics

KW - strength

M3 - Report

SN - 951-38-2137-4

T3 - Tiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus

BT - Murtumismekaniikan soveltaminen puuhun

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Wright K, Leppävuori E. Murtumismekaniikan soveltaminen puuhun. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1984. 101 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 373).