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Erschienen in: European Journal of Wood and Wood Products 3/2011

01.08.2011 | Originals Originalarbeiten

Compressive behaviour of axially loaded spruce wood under large deformations at different strain rates

verfasst von: Martin Neumann, Jürgen Herter, Bernhard O. Droste, Sylvius Hartwig

Erschienen in: European Journal of Wood and Wood Products | Ausgabe 3/2011

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Abstract

Impact limiting components of packages for the transport of radioactive materials are often designed as wood filled steel constructions. Wood absorbs major part of the impact energy in order to minimise the impact load acting upon the containment. Dynamic impact experiments with wood filled impact limiters showed different crushing mechanisms for axially loaded wood depending on their lateral constraint. Tests on spruce wood samples (Picea abies) were performed in order to clarify the influence of strain rate from static to 30 s−1 on a) compression strength, b) stress at a global strain level of 50%, and c) energy absorption capacity at 50% deformation, including statistical evaluation of the results. Results were as follows: strain rate increase led to significantly higher compression strength, stress and strain energy at a strain level of 50%. Lateral strain restriction had no effect on compression strength; it had a significant effect on stress and strain energy at strain level of 50%. Therefore, the definition of a general yield curve for wood under large deformations is not possible, the yield curve has to be chosen taking into account lateral constraints.

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Literatur
Zurück zum Zitat Adalian C, Morlier P (2002) Wood model for the dynamic behavior of wood in multiaxial compression. Holz Roh- Werkst 60:433–439 CrossRef Adalian C, Morlier P (2002) Wood model for the dynamic behavior of wood in multiaxial compression. Holz Roh- Werkst 60:433–439 CrossRef
Zurück zum Zitat Bariska M, Kucera LJ (1985) On the fracture morphology in wood. Part 2: Macroscopical deformations upon ultimate axial compression in wood. Wood Sci Technol 19:19–34 CrossRef Bariska M, Kucera LJ (1985) On the fracture morphology in wood. Part 2: Macroscopical deformations upon ultimate axial compression in wood. Wood Sci Technol 19:19–34 CrossRef
Zurück zum Zitat Bodig J (1966) Stress-strain relationship for wood in transverse compression. J Mater 1(3):645–666 Bodig J (1966) Stress-strain relationship for wood in transverse compression. J Mater 1(3):645–666
Zurück zum Zitat Bodig J, Jayne AJ (1982) Mechanics of wood and wood composites. Van Nostrand Reinhold, New York Bodig J, Jayne AJ (1982) Mechanics of wood and wood composites. Van Nostrand Reinhold, New York
Zurück zum Zitat Daudeville L (1999) Fracture in spruce: experiment and numerical analysis by linear and non linear fracture mechanics. Holz Roh- Werkst 57:425–432 CrossRef Daudeville L (1999) Fracture in spruce: experiment and numerical analysis by linear and non linear fracture mechanics. Holz Roh- Werkst 57:425–432 CrossRef
Zurück zum Zitat DeBaise GR, Porter AW, Pentoney RE (1966) Morphological and mechanics of wood fracture. Mater Res Stand 6(10):493–499 DeBaise GR, Porter AW, Pentoney RE (1966) Morphological and mechanics of wood fracture. Mater Res Stand 6(10):493–499
Zurück zum Zitat Dill-Langer G, Cruz Hidalgo R, Kun F, Moreno Y, Aicher S, Herrmann HJ (2003) Size dependency of tension strength in natural fiber composites. Physica A 325:547–560 CrossRef Dill-Langer G, Cruz Hidalgo R, Kun F, Moreno Y, Aicher S, Herrmann HJ (2003) Size dependency of tension strength in natural fiber composites. Physica A 325:547–560 CrossRef
Zurück zum Zitat DIN 4074-1 (2008) Sortierung von Holz nach der Tragfähigkeit. Deutsches Institut für Normung e.V., Berlin DIN 4074-1 (2008) Sortierung von Holz nach der Tragfähigkeit. Deutsches Institut für Normung e.V., Berlin
Zurück zum Zitat DIN 52185 (1976) Prüfung von Holz – Bestimmung der Druckfestigkeit parallel zur Faser. Fachnormenausschuss Materialprüfung im Deutschen Institut für Normung e.V., Berlin DIN 52185 (1976) Prüfung von Holz – Bestimmung der Druckfestigkeit parallel zur Faser. Fachnormenausschuss Materialprüfung im Deutschen Institut für Normung e.V., Berlin
Zurück zum Zitat DIN EN 338 (2008) Bauholz für tragende Zwecke – Festigkeitsklassen. Deutsches Institut für Normung e.V., Berlin DIN EN 338 (2008) Bauholz für tragende Zwecke – Festigkeitsklassen. Deutsches Institut für Normung e.V., Berlin
Zurück zum Zitat Dinwoodie JM (2000) Timber: its nature and behaviour, 2nd edn. E and FN Spon, London CrossRef Dinwoodie JM (2000) Timber: its nature and behaviour, 2nd edn. E and FN Spon, London CrossRef
Zurück zum Zitat Easterling KE, Harrysson R, Gibson LJ, Ashby MF (1982) On the mechanics of balsa and other woods. Proc R Soc A 383:31–41 CrossRef Easterling KE, Harrysson R, Gibson LJ, Ashby MF (1982) On the mechanics of balsa and other woods. Proc R Soc A 383:31–41 CrossRef
Zurück zum Zitat Eberhardsteiner J (2002) Mechanisches Verhalten von Fichtenholz, Experimentelle Bestimmung der biaxialen Festigkeitseigenschaften. Springer, Wien Eberhardsteiner J (2002) Mechanisches Verhalten von Fichtenholz, Experimentelle Bestimmung der biaxialen Festigkeitseigenschaften. Springer, Wien
Zurück zum Zitat Fengel D, Wegener G (1989) Wood—Cemistry, ultrastructure, reactions. De Gruyter, Berlin Fengel D, Wegener G (1989) Wood—Cemistry, ultrastructure, reactions. De Gruyter, Berlin
Zurück zum Zitat Foster CG (1992) Damping and Poisson factor behavior in timber considered as an orthotropic material. Part 1: The loss factor. J Sound Vibr 158(3):405–425 CrossRef Foster CG (1992) Damping and Poisson factor behavior in timber considered as an orthotropic material. Part 1: The loss factor. J Sound Vibr 158(3):405–425 CrossRef
Zurück zum Zitat Gibson LJ, Ashby MF (1997) Cellular solids, 2nd edn. Cambridge University Press, Cambridge Gibson LJ, Ashby MF (1997) Cellular solids, 2nd edn. Cambridge University Press, Cambridge
Zurück zum Zitat Gindl W (2002) Comparing mechanical properties of normal and compression wood in Norway spruce: the role of lignin in compression parallel to grain. Holzforschung 56:395–401 CrossRef Gindl W (2002) Comparing mechanical properties of normal and compression wood in Norway spruce: the role of lignin in compression parallel to grain. Holzforschung 56:395–401 CrossRef
Zurück zum Zitat Gong M, Smith I (2000) Failure of softwood under static compression parallel to grain. J Inst Wood Sci 15(4):204–210 Gong M, Smith I (2000) Failure of softwood under static compression parallel to grain. J Inst Wood Sci 15(4):204–210
Zurück zum Zitat Grimsel M (1999) Mechanisches Verhalten von Holz. Dissertation, Techn Univ, Dresden Grimsel M (1999) Mechanisches Verhalten von Holz. Dissertation, Techn Univ, Dresden
Zurück zum Zitat Grosse M (2005) Zur numerischen Simulation des physikalisch nichtlinearen Kurzzeittragverhaltens von Nadelholz am Beispiel von Holz-Beton-Verbundkonstruktionen. Doctoral Thesis, Bauhaus University, Weimar Grosse M (2005) Zur numerischen Simulation des physikalisch nichtlinearen Kurzzeittragverhaltens von Nadelholz am Beispiel von Holz-Beton-Verbundkonstruktionen. Doctoral Thesis, Bauhaus University, Weimar
Zurück zum Zitat Hamdan S, Dwianto W, Morooka T, Norimoto M (2000) Softening characteristics of wet wood under quasi static loading. Holzforschung 54:557–560 CrossRef Hamdan S, Dwianto W, Morooka T, Norimoto M (2000) Softening characteristics of wet wood under quasi static loading. Holzforschung 54:557–560 CrossRef
Zurück zum Zitat Hermanson JC (1996) The triaxial behaviour of redwood using a new confined compression device, PhD thesis, Graduate School of the University of Wisconsin Hermanson JC (1996) The triaxial behaviour of redwood using a new confined compression device, PhD thesis, Graduate School of the University of Wisconsin
Zurück zum Zitat IAEA (2005) Safety guide TS-R-1. Regulations for the safe transport of radioactive material. IAEA, Vienna IAEA (2005) Safety guide TS-R-1. Regulations for the safe transport of radioactive material. IAEA, Vienna
Zurück zum Zitat IAEA (2008) Safety Guide TS-G-1.1. Advisory material for the IAEA regulations for the safe transport of radioactive material. IAEA, Vienna IAEA (2008) Safety Guide TS-G-1.1. Advisory material for the IAEA regulations for the safe transport of radioactive material. IAEA, Vienna
Zurück zum Zitat Kazumi H, Noboru N, Yasuo I (1999) Analysis of the strength data of wood structures on limit states design. I. The influence of probabilistic and statistic method on specified values. J Jpn Wood Res Soc 45(2):103–110 Kazumi H, Noboru N, Yasuo I (1999) Analysis of the strength data of wood structures on limit states design. I. The influence of probabilistic and statistic method on specified values. J Jpn Wood Res Soc 45(2):103–110
Zurück zum Zitat Keith CT (1972) The mechanical behaviour of wood in longitudinal compression. Wood Sci 4(4):234–244 Keith CT (1972) The mechanical behaviour of wood in longitudinal compression. Wood Sci 4(4):234–244
Zurück zum Zitat Kollmann F (1936) Technologie des Holzes und der Holzwerkstoffe. Springer, Berlin Kollmann F (1936) Technologie des Holzes und der Holzwerkstoffe. Springer, Berlin
Zurück zum Zitat Kollmann F (1982) Technologie des Holzes und der Holzwerkstoffe. Springer, Berlin Kollmann F (1982) Technologie des Holzes und der Holzwerkstoffe. Springer, Berlin
Zurück zum Zitat Kufner M (1985) Distribution of wood property values within a Norway spruce log. Holz Roh- Werkst 43(4):123–129 CrossRef Kufner M (1985) Distribution of wood property values within a Norway spruce log. Holz Roh- Werkst 43(4):123–129 CrossRef
Zurück zum Zitat Mackenzie-Helnwein P, Eberhardsteiner J, Mang HA (2003) A multisurface plasticity model for clear wood and its application to the finite element analysis of structural details. Comput Mech 31:204–218 CrossRef Mackenzie-Helnwein P, Eberhardsteiner J, Mang HA (2003) A multisurface plasticity model for clear wood and its application to the finite element analysis of structural details. Comput Mech 31:204–218 CrossRef
Zurück zum Zitat Forest Products Laboratory (1999) Wood handbook—wood as an engineering material. Gen. Tech. Rep. FPL-GTR-113. Madison, WI, USA Forest Products Laboratory (1999) Wood handbook—wood as an engineering material. Gen. Tech. Rep. FPL-GTR-113. Madison, WI, USA
Zurück zum Zitat Mascia NT, Cramer SM (2000) Effect of moisture content, specific gravity, temperature and number of annual growth rings on redwood elastic constants. In: World Conference on Timber Engineering Whistler Resort, British Columbia, Canada July 31–August 3, 2000 Mascia NT, Cramer SM (2000) Effect of moisture content, specific gravity, temperature and number of annual growth rings on redwood elastic constants. In: World Conference on Timber Engineering Whistler Resort, British Columbia, Canada July 31–August 3, 2000
Zurück zum Zitat Müller U (2003) Effects of wood macro- and micro-structure on selected mechanical properties. Doctoral thesis, University of Natural Resources and Applied Life Sciences, Vienna Müller U (2003) Effects of wood macro- and micro-structure on selected mechanical properties. Doctoral thesis, University of Natural Resources and Applied Life Sciences, Vienna
Zurück zum Zitat Musolff A, Müller K, Neumann M, Kadji A, Droste B (2008) Results of full scale CONSTOR V/TC prototype 9 m horizontal drop test. PTSSRAM 19(4):228–232 Musolff A, Müller K, Neumann M, Kadji A, Droste B (2008) Results of full scale CONSTOR V/TC prototype 9 m horizontal drop test. PTSSRAM 19(4):228–232
Zurück zum Zitat Niemz P (1993) Physik des Holzes und der Holzwerkstoffe. DRW-Verlag Weinbrenner GmbH & Co., Leinfelden Echterdingen Niemz P (1993) Physik des Holzes und der Holzwerkstoffe. DRW-Verlag Weinbrenner GmbH & Co., Leinfelden Echterdingen
Zurück zum Zitat Poulsen JS (1997) Compression in clear wood. Dissertation, University Lyngby Poulsen JS (1997) Compression in clear wood. Dissertation, University Lyngby
Zurück zum Zitat Quercetti T, Mueller K, Schubert S (2007) Comparison of experimental results from drop testing of a spent fuel package design using a full scale prototype model and a reduced scale model. In: Proceedings of PATRAM 2007, October 21–26, Miami, USA Quercetti T, Mueller K, Schubert S (2007) Comparison of experimental results from drop testing of a spent fuel package design using a full scale prototype model and a reduced scale model. In: Proceedings of PATRAM 2007, October 21–26, Miami, USA
Zurück zum Zitat Reid SR, Peng C (1997) Dynamic uniaxial crushing of wood. Int J Impact Eng 19(5–6):531–570 CrossRef Reid SR, Peng C (1997) Dynamic uniaxial crushing of wood. Int J Impact Eng 19(5–6):531–570 CrossRef
Zurück zum Zitat Reiterer A, Stanzl-Tschegg SE (2001) Compressive behaviour of softwood under uniaxial loading at different orientations to the grain. Mech Mat 33:705–715 CrossRef Reiterer A, Stanzl-Tschegg SE (2001) Compressive behaviour of softwood under uniaxial loading at different orientations to the grain. Mech Mat 33:705–715 CrossRef
Zurück zum Zitat Rice JA (2006) Mathematical statistics and data analysis, 3rd edn. Duxbury Press, Belmont Rice JA (2006) Mathematical statistics and data analysis, 3rd edn. Duxbury Press, Belmont
Zurück zum Zitat Schneeweiss G (1963) Der Groesseneinfluss im Druckversuch quer zur Faser. Holzforsch Holzverwert 15:125–130 Schneeweiss G (1963) Der Groesseneinfluss im Druckversuch quer zur Faser. Holzforsch Holzverwert 15:125–130
Zurück zum Zitat Seborg RM, Stamm AJ (1941) The compression of wood. Mech Eng 63:211–213 Seborg RM, Stamm AJ (1941) The compression of wood. Mech Eng 63:211–213
Zurück zum Zitat Sigmaplot 10 (2007) Scientific solutions SA, Pully-Lausanne, Switzerland Sigmaplot 10 (2007) Scientific solutions SA, Pully-Lausanne, Switzerland
Zurück zum Zitat Smith I, Vasic S (2003) Fracture behavior of softwood. Mech Mater 35:803–815 CrossRef Smith I, Vasic S (2003) Fracture behavior of softwood. Mech Mater 35:803–815 CrossRef
Zurück zum Zitat Tabarsa T, Chui YH (2001) Stress strain response of wood under radial compression. Part I: Test method and influences of cellular properties. Wood Fiber Sci 33(2):223–232 Tabarsa T, Chui YH (2001) Stress strain response of wood under radial compression. Part I: Test method and influences of cellular properties. Wood Fiber Sci 33(2):223–232
Zurück zum Zitat Vural M, Ravichandran G (2003) Dynamic response and energy dissipation characteristics of balsa wood: experiment and analysis. Int J Solids Struct 40:2147–2170 CrossRef Vural M, Ravichandran G (2003) Dynamic response and energy dissipation characteristics of balsa wood: experiment and analysis. Int J Solids Struct 40:2147–2170 CrossRef
Metadaten
Titel
Compressive behaviour of axially loaded spruce wood under large deformations at different strain rates
verfasst von
Martin Neumann
Jürgen Herter
Bernhard O. Droste
Sylvius Hartwig
Publikationsdatum
01.08.2011
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
European Journal of Wood and Wood Products / Ausgabe 3/2011
Print ISSN: 0018-3768
Elektronische ISSN: 1436-736X
DOI
https://doi.org/10.1007/s00107-010-0442-x

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