رفتار شکست چوب پلیمر راش- فوران تحت مد I

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران

2 استاد، علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران

3 استادیار علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران

4 دانشیار، دانشکده فنی، دانشگاه تهران

5 استاد، عضو هیات علمی دانشگاه پیام نور

چکیده

   این تحقیق با کاربرد آزمون تیر یک سر گیردار دوتایی به بررسی ویژگی­های شکست چوب-پلیمر در مد I می­پردازد. در این راستا، این خواص در آزمونه­هایی با 3 میزان متفاوت فورفوریلاسیون در سطوح ‏20%، 30‏‏% و 65% در دو سیستم TL و RL ارزیابی شدند. نتایج نشان دادند که فورفوریلاسیون تغییراتی را در نمودار نیرو-تغییر مکان مربوط به آزمونه­های شکست مدI ایجاد می­کند، به‌طوری­که در نمودارهای مربوط به سیستم TL این تغییر را می­توان واضح­تر تشخیص داد. این تغییر نه‌تنها شامل تغییر شیب منحنی در ناحیه الاستیک و حد تناسب است، بلکه ناحیه شکست و آغاز رشد ترک را نیز شامل می­شود. به­علاوه اینکه فورفوریلاسیون و افزایش میزان آن در هر دو سیستم، به‌ویژه سیستم TL موجب تغییر مقادیر فاکتور شدت تنش بحرانی، KIC و میزان آزادسازی انرژی بحرانی و GICشد. با افزایش میزان فورفوریلاسیون GIC در هر دو سیستم تا حد زیادی افزایش پیدا کرد. این معیار نشان می­دهد، اینچوب-پلیمر تحت مدI چقرمگی شکست بیشتری دارد. بعلاوه، روند تغییرات مقادیر به‌دست‌آمده برای KIC در اثر فورفوریلاسیون در دو سیستم مختلف با GIC متفاوت بوده است. معیار KIC در سیستم RL مانند GIC با افزایش فورفوریلاسیون تا حدی افزایش نشان داد ولی در سیستم TL با فورفوریلاسیون مقدار KIC کاهش یافت و با افزایش پلیمر فوران در دیواره سلولی این معیار روند صعودی به خود گرفته است. به‌طورکلی نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که فرایند فورفوریلاسیون تأثیر بسزایی در افزایش چقرمگی شکست چوب دارد. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-Abdlzadeh, H., Ebrahimi, S., Layeghi, M., Qasimiyah, M. and Mirshokraei, S.A., 2013. The mechanical properties of the polymer beech wood - Furfuryl alcohol. Journal of Wood and Paper Science and Technology. Volume 2, Number 4, 143-156

-AFPA, 2007.National design specificationfor wood construction. American Forest and Paper, Association, Washington, DC

-Anderson, T.L., 2005. Fracture mechanics, fundamentals and applications. CRC Press: Taylor and FrancesGroup, Boca Raton, FL, pp 122–125, 310–311

-Atack, D., May, W.D., Morris, E.L. and Sproule, R.N., 1961. The energy of tensile and cleavage fracture of black spruce.Tappi, 44 (8): 555-567.

-Buchelt, B., Dietrich, T. and Wagenfuhr, A., 2012. Macroscopic and microscopic monitoring of swelling of beech wood after impregnation with furfuryl alcohol, European Journal Wood Product, DOI 10.1007/s00107-012-0631-x

-Dourado, N., Morel, S., de Moura, M.F.S.F., Valentin, G. and Morais, J., 2007.Comparison of fracture properties of two wood species through cohesive crack simulations. Composites Part A.39:415–427.

-Ghajar, R., 1388. Fracture Mechanics and Fatigue. Press K.N.Toosi University of Technology, Tehran, page 482.

-Goldstein, I.S. and Dreher, W.A., 1960. Stable furfuryl alcohol impregnating solution, Industrial&Engineering Chemistry Research 52(1): 57–58.

-King, M.J., Sutherland, I.J. and Le-Ngoc, L., 1999. Fracture toughness of wet and dry Pinusradiata. European Journal of wood and Wood Product. 57: 235–40.

-Kretschmann, D.E. and Green, D.W., 1996. Modeling moisture content-mechanical property relationships for clear southern pine.Wood Fiber Science.28:320–37.

-Moura, M.F.S.F. de.,Morais, J.J.L. andDourado, N., 2008. A new data reduction scheme for mode I woodfracture characterization using the double cantilever beam test. Engineering Fracture Mechanics. 75: 3852–3865.

-Mall, S., Murphy, J.F. andShottafer, J.E., 1983. Criterion for mixed mode fracture in wood.Journal of EngineeringMechanics.109:680–90.

-Reiterer, A., 2001. The influence of temperature on the mode I fracture behaviour of wood. Journal of Material Science Letters. 20: 1905-1907

-Schniewind, A.P. and Pozniak, R.A., 1971. On the fracture toughness of Douglas-fir wood.Engineering Fracture Mechanics.2: 223–33.

-Schniewind, A.P. and Centeno, J.C., 1973. Fracture toughness and duration of load factor. I. Six principle systems of crack propagation and the duration factor for cracks propagating parallel to the grain. Wood Fiber. 5(2): 152-158.

-Smith, I. and Chui, Y.H., 1994. Factor affecting mode I fracture energy of plantation-grown red pin. Wood Science and Technology. 28: 147-157.

-Smith, I., Landis, E. and Gong, M., 2003. Fracture and fatigue in wood. Wiley, 234p.

-Smith, I. and Vasic, S., 2003. Fracture behaviour of softwood. Mechanics of Material Journal. 35: 803-815.

-Stanzl-Tschegg,S.E. and Navi, P., 2009. Fracture behaviour of wood and its composites. A review COST Action E35 2004-2008 Wood machining- micromechanicsand fracture. Holzforschung. 63(2): 139-149.

-Thuvander.F. and Berglund, L.A., 2000.In situ observations of fracturemechanisms for radial cracks in wood.Journal of Material Science. 35:6277–6283

-Trabelsi,W., Michel, L. and Othomene, R., 2010. Effects of Stitching on Delamination of Satin Weave Carbon-Epoxy Laminates Under Mode I, Mode II and Mixed-Mode I/II Loadings. applied Composite Material. 17:575–595  

-Triboulot, P., Jodin, P. andPluvinage, G., 1984. Validity of fracture mechanics concepts applied to wood by finite element calculation. Wood Science and Technology.18:51–8.

-Watanabe, K., Shida, S. and Ohta, M., 2011.  Evaluation of end-check propagation based on mode I fracture toughness of sugi (Cryptomeria japonica). Journal of Wood Science. 57:371–376

-Wu, E.M., 1963. Application of fracture mechanics to orthotropic plates.T&AM Report No. 248.department of theoretical and applied mechanics, University of Illinois, Urbana, Illinois

-Wu, E.M., 1967. Application of fracture mechanics to anisotropic plates. Journal applied Mechanics. 34(4):967–974

-Yoshihara, H.,2007. Simple estimation of critical stress intensity factors of wood by tests with double cantilever beam and three-point endnotchedflexure. Holz.61:182–9.