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Erschienen in: Wood Science and Technology 3/2010

01.08.2010 | Original

Measurement of standard and off-axis elastic moduli and Poisson’s ratios of spruce and yew wood in the transverse plane

verfasst von: Jozsef Garab, Daniel Keunecke, Stefan Hering, Jozsef Szalai, Peter Niemz

Erschienen in: Wood Science and Technology | Ausgabe 3/2010

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Abstract

It is well known that in the radial–tangential plane of softwoods, the elastic modulus in the principal directions is clearly higher than the off-axis elastic moduli, which decrease to a minimum at a growth ring angle α of about 45°. However, this angular dependency was experimentally proven by only a few early publications. The aims of this study were (1) to analyze this relationship with up-to-date equipment in compression tests on miniature softwood specimens with varying growth ring angles and (2) to compare the experimental results with those calculated by a tensor transformation to assess whether it is admissible to treat the investigated wood species as orthotropic materials. Two softwoods with distinctly different anatomic structures (Norway spruce and common yew) were chosen, and further properties such as Poisson’s ratios were determined. The results confirm the above-mentioned angle-dependent tendency for spruce elasticity, but also show that it is not valid for softwoods in general since the behavior of yew was completely different. The tissue textures of both species, particularly density and density distribution, were discussed as possible reason for these observed differences. The determined Poisson’s ratios for principal and off-axis load directions may be useful for modeling of material behavior.

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Literatur
Zurück zum Zitat Bergander A, Salmén L (2000) Variations in transverse fibre wall properties: relations between elastic properties and structure. Holzforschung 54:654–660CrossRef Bergander A, Salmén L (2000) Variations in transverse fibre wall properties: relations between elastic properties and structure. Holzforschung 54:654–660CrossRef
Zurück zum Zitat Bodig J, Jayne BA (1993) Mechanics of wood and wood composites. Krieger Publishing Company, Malabar Bodig J, Jayne BA (1993) Mechanics of wood and wood composites. Krieger Publishing Company, Malabar
Zurück zum Zitat Bucur V, Archer RR (1984) Elastic constants for wood by an ultrasonic method. Wood Sci Technol 18:255–265CrossRef Bucur V, Archer RR (1984) Elastic constants for wood by an ultrasonic method. Wood Sci Technol 18:255–265CrossRef
Zurück zum Zitat Burgert I (2000) Die mechanische Bedeutung der Holzstrahlen im lebenden Baum. Dissertation, University of Hamburg Burgert I (2000) Die mechanische Bedeutung der Holzstrahlen im lebenden Baum. Dissertation, University of Hamburg
Zurück zum Zitat Forest Products Laboratory (2000) Wood handbook—wood as an engineering material. University Press of the Pacific, Honolulu Forest Products Laboratory (2000) Wood handbook—wood as an engineering material. University Press of the Pacific, Honolulu
Zurück zum Zitat Grimsel M (1999) Mechanisches Verhalten von Holz: Struktur- und Parameteridentifikation eines anisotropen Werkstoffes. Dissertation, Technische Universität Dresden Grimsel M (1999) Mechanisches Verhalten von Holz: Struktur- und Parameteridentifikation eines anisotropen Werkstoffes. Dissertation, Technische Universität Dresden
Zurück zum Zitat Hearmon RFS (1948) The elasticity of wood and plywood. DSIR, For Prod Special Rept No. 7. HMSO, London Hearmon RFS (1948) The elasticity of wood and plywood. DSIR, For Prod Special Rept No. 7. HMSO, London
Zurück zum Zitat Hearmon RFS, Barkas WW (1941) The effect of grain direction on the Young’s moduli and rigidity moduli of beech and Sitka spruce. Proc Phys Soc 53:674–680CrossRef Hearmon RFS, Barkas WW (1941) The effect of grain direction on the Young’s moduli and rigidity moduli of beech and Sitka spruce. Proc Phys Soc 53:674–680CrossRef
Zurück zum Zitat Holmberg H (2000) Influence of grain angle on Brinell hardness of Scots pine (Pinus sylvestris L.). Holz Roh Werkst 58:91–95CrossRef Holmberg H (2000) Influence of grain angle on Brinell hardness of Scots pine (Pinus sylvestris L.). Holz Roh Werkst 58:91–95CrossRef
Zurück zum Zitat Hörig H (1933) Zur Elastizität des Fichtenholzes. 1. Folgerungen aus Messungen von H. Carrington an Spruce. Z Tech Phys 12:369–379 Hörig H (1933) Zur Elastizität des Fichtenholzes. 1. Folgerungen aus Messungen von H. Carrington an Spruce. Z Tech Phys 12:369–379
Zurück zum Zitat Jenkin CF (1920) Report on materials used in the construction of aircraft engines. London: HMSO (Her Majesty’s Stationery Office) Jenkin CF (1920) Report on materials used in the construction of aircraft engines. London: HMSO (Her Majesty’s Stationery Office)
Zurück zum Zitat Kabir MF, Sidek HAA, Daud WM, Khalid K (1997) Effect of moisture content and grain angle on the ultrasonic properties of rubber wood. Holzforschung 51:263–267CrossRef Kabir MF, Sidek HAA, Daud WM, Khalid K (1997) Effect of moisture content and grain angle on the ultrasonic properties of rubber wood. Holzforschung 51:263–267CrossRef
Zurück zum Zitat Kennedy RW (1968) Wood in transverse compression. For Prod J 18:36–40 Kennedy RW (1968) Wood in transverse compression. For Prod J 18:36–40
Zurück zum Zitat Keunecke D, Hering S, Niemz P (2008) Three-dimensional elastic behaviour of common yew and Norway spruce. Wood Sci Technol 42:633–647CrossRef Keunecke D, Hering S, Niemz P (2008) Three-dimensional elastic behaviour of common yew and Norway spruce. Wood Sci Technol 42:633–647CrossRef
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Zurück zum Zitat Lang EM, Bejo L, Szalai J, Kovacs Z, Anderson RB (2002) Orthotropic strength and elasticity of hardwoods in relation to composite manufacture. Part II. Orthotropy of compression strength and elasticity. Wood Fiber Sci 34:350–365 Lang EM, Bejo L, Szalai J, Kovacs Z, Anderson RB (2002) Orthotropic strength and elasticity of hardwoods in relation to composite manufacture. Part II. Orthotropy of compression strength and elasticity. Wood Fiber Sci 34:350–365
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Zurück zum Zitat Niemz P (1993) Physik des Holzes und der Holzwerkstoffe. DRW, Leinfelden-Echterdingen Niemz P (1993) Physik des Holzes und der Holzwerkstoffe. DRW, Leinfelden-Echterdingen
Zurück zum Zitat Reiterer A, Stanzl-Tschegg SE (2001) Compressive behaviour of softwood under uniaxial loading at different orientations to the grain. Mech Mater 33:705–715CrossRef Reiterer A, Stanzl-Tschegg SE (2001) Compressive behaviour of softwood under uniaxial loading at different orientations to the grain. Mech Mater 33:705–715CrossRef
Zurück zum Zitat Sell J (1997) Eigenschaften und Kenngrössen von Holzarten. Baufachverlag, Dietikon Sell J (1997) Eigenschaften und Kenngrössen von Holzarten. Baufachverlag, Dietikon
Zurück zum Zitat Shipsha A, Berglund LA (2007) Shear coupling effects on stress and strain distributions in wood subjected to transverse compression. Compos Sci Technol 67:1362–1369CrossRef Shipsha A, Berglund LA (2007) Shear coupling effects on stress and strain distributions in wood subjected to transverse compression. Compos Sci Technol 67:1362–1369CrossRef
Zurück zum Zitat Suzuki H, Sasaki E (1990) Effect of grain angle on the ultrasonic velocity of wood. Mokuzai Gakkaishi 36:103–107 Suzuki H, Sasaki E (1990) Effect of grain angle on the ultrasonic velocity of wood. Mokuzai Gakkaishi 36:103–107
Zurück zum Zitat Szalai J (1994) A faanyag és faalapú anyagok anizotrop rugalmasság- és szilárdságtana (English title: Anisotropic strength and elasticity of wood and wood based composites), Sopron [in Hungarian] Szalai J (1994) A faanyag és faalapú anyagok anizotrop rugalmasság- és szilárdságtana (English title: Anisotropic strength and elasticity of wood and wood based composites), Sopron [in Hungarian]
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Zurück zum Zitat Voigt W (1928) Lehrbuch der Kristallphysik. B.G. Teubner, Leipzig Voigt W (1928) Lehrbuch der Kristallphysik. B.G. Teubner, Leipzig
Zurück zum Zitat Wagenführ R (2000) Holzatlas. Fachbuchverlag Leipzig, Munich Wagenführ R (2000) Holzatlas. Fachbuchverlag Leipzig, Munich
Zurück zum Zitat Wommelsdorff O (1966) Dehnungs- und Querdehnungszahlen von Hölzern. Dissertation, University of Hannover Wommelsdorff O (1966) Dehnungs- und Querdehnungszahlen von Hölzern. Dissertation, University of Hannover
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Metadaten
Titel
Measurement of standard and off-axis elastic moduli and Poisson’s ratios of spruce and yew wood in the transverse plane
verfasst von
Jozsef Garab
Daniel Keunecke
Stefan Hering
Jozsef Szalai
Peter Niemz
Publikationsdatum
01.08.2010
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
Wood Science and Technology / Ausgabe 3/2010
Print ISSN: 0043-7719
Elektronische ISSN: 1432-5225
DOI
https://doi.org/10.1007/s00226-010-0362-2

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