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Description
(Text)
Das Buch beschreibt umfassend die experimentelle Untersuchung des Steifigkeits- und Festigkeitsverhaltens von biaxial beanspruchtem Fichtenholz. Den thematischen Einstieg bilden mechanische Grundlagen über den orthotropen Werkstoff Holz. Auf die Darstellung des Versuchskonzepts folgt eine Beschreibung der Form- und Beanspruchungsoptimierung eines kreuzförmigen Holzprobekörpers und der entwickelten biaxialen servo-hydraulischen Festigkeitsprüfmaschine. Daran anschließend wird über den Einsatz der elektronischen Speckle-Interferometrie (ESPI) zur berührungslosen Deformationsanalyse im Rahmen orthotroper Werkstoffuntersuchungen berichtet. Die experimentellen Resultate beseitigen ein wesentliches Defizit an werkstoffmechanischer Grundlagenforschung und bilden eine wertvolle und unverzichtbare Basis für die Entwicklung leistungsfähiger Werkstoffgesetze für biaxiale Spannungszustände. Die Modelle werden zur Durchführung von wirklichkeitsnahen numerischen Untersuchungen von Holzkonstruktionen benötigt.
(Table of content)
1 Einführung.- 1.1 Aufgabenstellung und Problemlösung.- 1.2 Gliederung der Arbeit.- 2 Stand der Forschung.- 2.1 Mechanische Grundlagen.- 2.1.1 Verallgemeinertes HOOKE'sches Gesetz.- 2.1.2 Spannungs-Dehnungszusammenhang bei ebener biaxialer Beanspruchung.- 2.2 Festigkeitsverhalten von Holz.- 2.2.1 Einaxiale Werkstoffversuche.- 2.2.2 Biaxiale Werkstoffversuche.- 2.2.3 Einfluss technologischer Parameter.- 2.3 Bruchhypothesen.- 2.3.1 Empirische Interaktionsformeln.- 2.3.2 Bruchtheorien für orthotrope Werkstoffe.- 3 Experimentelle Einrichtung für biaxiale Festigkeitsuntersuchungen an Fichtenholz.- 3.1 Versuchskonzept.- 3.2 Probekörper.- 3.2.1 Probekörperherstellung.- 3.2.2 Formoptimierung des biaxialen Probekörpers.- 3.2.3 Beanspruchungsoptimierung des 2D-Probekörpers.- 3.3 Biaxiales Belastungssystem.- 3.3.1 Servohydraulische Belastungseinrichtung.- 3.3.2 Computergestütztes Steuerungs-, Mess- und Regelungssystem.- 3.4 Dreidimensionale Deformationsanalyse mittels elektronischer Speckle-Interferometrie.- 3.4.1 Grundlagen der Speckle-Interferometrie.- 3.4.2 Auswertung einer ESPI-Messung.- 3.4.3 Beschreibung des gegenständlichen ES PI-Systems.- 3.4.4 Beurteilung der Genauigkeit von ES PI-Messungen und -Auswertunge.- 4 Biaxiale Bruchversuche an Fichtenholz.- 4.1 Versuchsbedingungen, Materialparameter.- 4.2 Einaxiale Zugversuche.- 4.3 Biaxiale Bruchversuche.- 4.3.1 Versuchsvorbereitung und -durchführung.- 4.3.2 Probenbeanspruchung, Verschiebungsvorschriften.- 4.3.3 Versuchsdokumentation.- 4.3.4 Grundlagen der Versuchsauswertung.- 4.3.5 Qualitative Beurteilung von Versuchsergebnissen.- 4.3.6 Umfang des Versuchsprogrammes.- 4.4 Auswertung charakteristischer Versuchsergebnisse.- 4.4.1 Experimentelle Ergebnisse für die biaxialen Festigkeiten von Fichtenholz.- 4.4.2 Parameteridentifikation für das Bruchkriterium von Tsai und Wu.- 4.4.3 Ausgewählte experimentelle Spannungs-Dehnungszusammenhänge.- 5 Zusammenfassung.- 6 Anhang.- Anhang A - Versuchsprogramm, Versuchsparameter.- Anhang B - Spannungs-Dehnungsdiagramme.
Contents
1 Einführung.- 1.1 Aufgabenstellung und Problemlösung.- 1.2 Gliederung der Arbeit.- 2 Stand der Forschung.- 2.1 Mechanische Grundlagen.- 2.1.1 Verallgemeinertes HOOKE'sches Gesetz.- 2.1.2 Spannungs-Dehnungszusammenhang bei ebener biaxialer Beanspruchung.- 2.2 Festigkeitsverhalten von Holz.- 2.2.1 Einaxiale Werkstoffversuche.- 2.2.2 Biaxiale Werkstoffversuche.- 2.2.3 Einfluss technologischer Parameter.- 2.3 Bruchhypothesen.- 2.3.1 Empirische Interaktionsformeln.- 2.3.2 Bruchtheorien für orthotrope Werkstoffe.- 3 Experimentelle Einrichtung für biaxiale Festigkeitsuntersuchungen an Fichtenholz.- 3.1 Versuchskonzept.- 3.2 Probekörper.- 3.2.1 Probekörperherstellung.- 3.2.2 Formoptimierung des biaxialen Probekörpers.- 3.2.3 Beanspruchungsoptimierung des 2D-Probekörpers.- 3.3 Biaxiales Belastungssystem.- 3.3.1 Servohydraulische Belastungseinrichtung.- 3.3.2 Computergestütztes Steuerungs-, Mess- und Regelungssystem.- 3.4 Dreidimensionale Deformationsanalyse mittels elektronischer Speckle-Interferometrie.- 3.4.1 Grundlagen der Speckle-Interferometrie.- 3.4.2 Auswertung einer ESPI-Messung.- 3.4.3 Beschreibung des gegenständlichen ES PI-Systems.- 3.4.4 Beurteilung der Genauigkeit von ES PI-Messungen und -Auswertunge.- 4 Biaxiale Bruchversuche an Fichtenholz.- 4.1 Versuchsbedingungen, Materialparameter.- 4.2 Einaxiale Zugversuche.- 4.3 Biaxiale Bruchversuche.- 4.3.1 Versuchsvorbereitung und -durchführung.- 4.3.2 Probenbeanspruchung, Verschiebungsvorschriften.- 4.3.3 Versuchsdokumentation.- 4.3.4 Grundlagen der Versuchsauswertung.- 4.3.5 Qualitative Beurteilung von Versuchsergebnissen.- 4.3.6 Umfang des Versuchsprogrammes.- 4.4 Auswertung charakteristischer Versuchsergebnisse.- 4.4.1 Experimentelle Ergebnisse für die biaxialen Festigkeiten von Fichtenholz.- 4.4.2 Parameteridentifikation für das Bruchkriterium von Tsai und Wu.- 4.4.3 Ausgewählte experimentelle Spannungs-Dehnungszusammenhänge.- 5 Zusammenfassung.- 6 Anhang.- Anhang A — Versuchsprogramm, Versuchsparameter.- Anhang B — Spannungs-Dehnungsdiagramme.
