DEEL 4 - MECHANISCHE STERKTESORTERI NG,

4 . 1 D e f i n i t i e . PP

De "mechanica1 s t r e s s g r a d i n g " i s e e n s t o r i n g s v r i j e t e s t d i e o o r s p r o n k e l i j k g e b a s e e r d was op de dynamische ( i n d o o r l o o p ) b e p a l i n g van de E-modulus. R e c e n t e r e o n t w i k k e l i n g e n maken geen g e b r u i k van d o o r b u i g i n g , maar geven waarden d i e r e c h t s t r e e k s g e c o r r e l e e r d z i j n met h e t b e s t u d e e r d e kenmerk.

Mechanische s t e r k t e s o r t e r i n g s m a c h i n e s kunnen v e r s c h e i d e n e a s p e c t e n van h e t h o u t i n r e k e n i n g nemen z o a l s kwas t en , s c h e u r e n , v e z e l v e r l o o p o f f y s i s c h e e n mechanische k a r a k t e r i s t i e k e n z o a l s de d i c h t h e i d e n de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s ~

4.2 B e s t a a n d e sys t emen .

4 .2 .1 -- Mechanische - - -- w h-- s t e r k t e s o r t e r i n g -- g e s t e u n d o p e e n --- -- .-d -- -- - - -

Onder e e n c o n s t a n t e k r a c h t word t de d o o r b u i g i n g i n c o n t i n u e gemeten , o fwe l word t b i j e e n g e ë i k t e ve rvo rming de v e r a n d e r l i j k e k r a c h t g e r e g i s t r e e r d .

Gammastralen : de aanwez ighe id en de g r g o t t e d e r ' T C w a ^ s ~ & n ñ e n g e d e t e c t e e r d door h e t v e r s c h i l i n a b s o r p t i e van de gammast ra len g e b a s e e r d op de d i c h t l i e i d s v e r s c h i l l e n rond de k w a s t . Gammastralen worden ook g e b r u i k t om de d e n s i t e i t van h e t h o u t t e b e p a l e n .

I n f r a r o o d s t r a l e n : met i n f r a r o o d b e s t r a l i n g word t K Ö ~ ~ e ~ k t e t e n 1 p c r a t ~ 1 u r gemeten, d e z e f a c t o r d i e n t - a l s c o r r e c t i e voor h e t h o u t v o c h t g e h a l t e .

Mic roso lven : de aanwez ighe id e n d e . g r o o t t e d e r k w a s t e ñ y ~ a - n h e t o p p e r v l a k van h e t h o u t worden g e d e t e c t e e r d aan de hand van v e r s c h i l i n v o o r t z e t t i n g s s r i e l he i d van de m i c r o g o l v e n . Het v e z e l v e r l o o p kan gedetecteerd worden d o o r m i c r o g o l v e n . Ilct b e r u s t op de d i ë l e c t r i s c h e c o n s t a n t e van h e t h o u t d i e toeneemt n a a r g e l a n g h e t v e z e l v e r l o o p meer p a r a l l e l l o o p t met h e t p o l a r i s a t i e v e l c l . E lke a f w i j k i n g v e r t a a l t z i c h d o o r e e n r o t a t i e van h e t p o l a r i s a t i e v l a k . De d e n s i t e i t van h e t h o u t kan ook met m i c r o g o l v e n b e p a a l d worden,

4 . 2 . 3 I Mechanische L _ L I -_ __ s t e r k t e s o r t e r i n g _ _ I -_ -_ __ _ I g e s t e u n d _ I _ -_ op _ de _ e i g e n f r e g u e n t i e van h e t h o u t . w - - .. - - Het h o u t wordt aan h e t t r i l l e n g e b r a c h t e n de e i g e n f r e q u e n t i c wordt gemeten. U i t deze n a t u u r l i j k e t r i l l i n g s f r e q u e n t i e , tesamen met de a fmet ingen e n h e t gewich t van h e t p r o e f m a t e r i a a 1 , w o r d t de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s b e p a a l d . Het i s d i t p r i n c i p e d a t u i t g e t e s t wordt i n d i t o n d e r z o e k s p r o j e c t op v u r e n .

4 . 3 - E . E . G . r i c h t l i j n e n . -- De E . E . G . r i c h t l i j n e n s p e c i f i e r e n d r i e mechanische s t e r k t e k l a s s e n , MS 1 0 , MS 8 , e n MS 6 , d i e d e z e l f d e k a r a k t e r i s t i e k e b reukspann ings - e n e l a s t i c i t e i t s w a a r d e n omvat ten a l s de v i s u e l e s t e r k t e k l a s s e n S10 , S8 e n S6 van de KAR-methode.

4 . 4 Bepa l ing van de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s u i t de e i g e n f r e q u e n t i e

van. h e t h o u t .

4 . 4 . 1 T h e o r e t i s c h e - b e n a d e r i n g - - - van de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s

v i a de e i g e n f r e q u e n t i e van h e t voorwerp. -+ -- - .-- -- -- -*- -. -- w - - De t h e o r e t i s c h e b e n a d e r i n g b e p e r k t z i c h h i e r t o t de n a t u u r l i j k e f r e q u e n t i e van de I s t e o r d e van h e t h o u t , met e e n rechthoeki -ge doorsnede , e n e e n v r i j e o p l e g i n de twee n o d a l e zones .

De a lgemene f r e q u e n t i e v e r g e l i j k i n g w o r d t v o o r g e s t e l d d o o r :

x = . c o ö r d i n a a t i n d e l e n g t e r i c h t i n g

y = c o ö r d i n a a t i n d e r i c h t i n g l o o d r e c h t o p de l e n g t e r i c h t i n g

E = e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s 7

I = t r aaghe idsmoment = b h" ----

1 2

b = d i k t e , a f m e t i n g l o o d r e c h t o p h e t v l a k v a n d e t r i l l i n g

h = b r e e d t e , a f m e t i n g i n h e t v l a k v a n d e t r i l l i n g

p = massa p e r volume e e n h e i d

t = t i j d

S = d w a r s o p p e r v l a k = b h .

Deze f r e q u e n t i e v e r g e l i j k i n g i s a f g e l e i d u i t d e v o l g e n d e b e r e d e n e r i n g . B i j e e n d o o r b u i g i n g ( e e n e l a s t i s c h e l a t e r a l e t r i l l i n g ) v a n d e p l a n k i n d e y - r i c h t i n g z i j n de inwerkende k r a c h t e n o p e e n s e c t i e A-R d e l a t e r a l e d w a r s k r a c h t d, d i e w e r k t i n h e t A-A' d w a r s v l a k , e n de d w a r s k r a c h t

.J + ...---- a .j d x , d i e w e r k t i n h e t B - B ' d w a r s v l a k (zi .e f i g u u r ) . a x

1 . P l a n k i n l a t e r a l e t r i l l i n g .

2 . L a n g s s e c t i e Al3 met de d w a r s k r a c h t e n d e n a M (d + a d d X ) e n h e t buigmoment M e n M + -

a x a x

I n d i e n a l l e ve rvo rmingen gemeten worden o p e e n o g e n b l i k van e v e n w i c h t o n d e r s t a t i s c h e b e l a s t i n g moet e n k e l r e k e n i n g gehouden worden met de

v i b r a t i e k r a c h t e n .

De som v a n de o v e r b l i j v e n d e v e r t i c a a l werkende k r a c h t e n o p de s e c t i e A-R moet g e l i j k z i j n a a n h e t p r o d u k t van de massa van h e t e l e m e n t ( f S d x ) e n de v e r s n e l l i n g 'l

i n de l a t e r a l e r i c h t i n g .

a t 2

a M nu i s i n h e t p u n t "O" V' = -----

( b )

v e r v a n g i n g van ( c ) e n ( d ) i n ( b ) g e e f t de f r e q u e n t i e v e r g e l i j k i n g .

E r word t v e r o n d e r s t e l d d a t h e t h o u t z i c h g e l i j k w a a r d i g g e d r a a g t a l s e e n homogeen, i s o t r o o p m a t e r i a a l d a t b e a n t w o o r d t a a n de wet van l ioocke. Het e f f e c t van ve rvo rming d o o r a f s c h u i v i n g e n r o t a t i e van d c d w a r s s e c t i e i s h i e r n i e t i n r e k e n i n g g e b r a c h t .

I n d i e n fl I c o n s t a n t i s k a n de f r e q u e n t i e v e r g e l i j k i n g g e s c h r e v e n worden o n d e r de vorm y = X (x) ,[ c o s (wt+0)1 , w a a r i n X a l l e e n f u n c t i e i s van x .

Vervang ing i n v g l ( a ) g e e f t :

4 d 4 x - k X o f de v g l . wordt ------ -

cl x 4

X i s e l k e f u n c t i e waarvan de v i e r d e a f g e l e i d e g e l i j k i s a a n e e n c o n s t a n t e ve rmenigvu ld igd met de f u n c t i e z e l f .

De volgende v e r g e l i j k i n g v o l d o e t a a n d e z e voorwaarden :

X = A (c0s .k x + c o s h .k x) + B ( c o s . k x - C O S h . k x )

+ C ( s i n . k x + s i n h.k x) + D ( s i n . k x - s i n h , k x)

Nu i s b i j v r i j e o p l e g van de p l a n k i n de n o d a l e zones h e t buigmoment e v e n r e d i g met X" e n i s n u l a a n d e u i t e i n d e n van de p l a n k . De a f s c h u i v i n g i s e v e n r e d i g met de X " ' e n i s n u l i n e l k v r i j u i t e i n d e ,

D a a r u i t v o l g t d a t voor x = O en x = 4

B = O ; D = O ; C * = - 0,9825

De f r e q u e n t i e v e r g e l i j k i n g wordt ( c o s . k l ) (cos h. k l ) = 1

m = massa, i n g .

1, b en h = l e n g t e , b r e e d t e en h o o g t e , i n mm

f = f r e q u e n t i e , i n H z .

De algemene d i f f e r e n t i a l e v e r g e l i j k i n g v a n Timoshenko c o r r i g e e r t h e t b e s t h e t e f f e c t van g l i j d i n g en r o t a t i e i n e r t i e ( 2 2 ) ; ( 2 4 ) .

G = a f schu i fmodu lus F - s K = a f s c h u i f c o n s t a n t e = --- G S 6

F = de to t a ' l e l a t e r a l e a f s c h u i f k r a c h t i n een s e c t i e s

B = de hoek d i e de d w a r s s e c t i e maakt met de n e u t r a l e a s t e n g e v o l g e van de a f s c h u i f v e r v o r m i n g .

Timoshenko ( 2 2 ) t oonde . aan d a t b i j v r i j e o p l e g i n de noda l e zones , van een r e c h t h o e k i g voorwerp, de c o r r e c t i e voor a f s c h u i v i n g ongeveer E k e e r de -- - c o r r e c t i e voor r o t a t i e b e d r a a g t . K G

Voor r e l a t i e f s l a n k e l ichamen wordt d a t :

n = 1 , 2 , 3 , 4 . . . g e l i j k aan de o r d e van de f r e q u e n t i e , voor de e e r s t e o r d e wordt n = 1

Voor r e c h t h o e k i g e s e c t i e s s t e l t Timoshenko K g e l i j k aan 2 / 3 . R.Hearm011 ( 16 ) e c h t e r h e e f t p r o e f o n d e r v i n d e l i j k aangetoond d a t de gemiddelde waarde van K voor hout g e l i j k i s a a n 1/1 ,06 + 2 %. -

De c o r r e c t i e f a c t o r v o l g e n s G . M a r t i n s c e k ( 21 ) i s :

De c o r r e c t i e f a c t o r v o l g e n s P i c k e t t ( 25 ) i s :

2 h 4 h4 8 , 3 4 0 ( l * + 0 ; 2 0 2 3 p + 2 , 1 7 3 p ) (-) - 0 , 8 6 8 (-) - 1 1 -

2 h 2 1 + 6 , 3 3 8 ( 1 + 0 , 1 4 0 8 1 p + 1 , 5 3 6 p ) (-) 1

u = g e t a l van P o i s s o n .

D e z e v e r g e l i j k i n g i s zeep nauwkeurig voor voorwerpen met e e n g r o t e s l a n k h e i d ( .-- h ) .

l

h B i j - - 0 , 4 wordt de f o u t op ongevee r 1 % g e s c h a t . 1

De c o r r e c t i e f a c t o r v o l g e n s Kollmann e n Krecht ( 16 ) i s :

K 2 = 1 2 , 3 0

E L Z i j s t e l l e n ---- = 20 d a a r voor --- = 34 à 4 0 K G h de a f s c h u i f v e r v o r m i n g

k l e i n i s .

4 . 4 . 2 Meten van de _ - _ _ _ _ _ _ _ _ . e i g e n f r e q u e n t i e v a n h e t h o u t ,

Een v r i j t r i l l e n d voorwerp s t r e e f t n a a r z i j n f u n d a m e n t e l e t r i l l i n g s m o d e . E r b e s t a a n twee t e c h n i e k e n om de e i g e n f r e q u e n t i e van e e n voorwerp t e b e p a l e n .

Een e e r s t e methode b e s t a a t e r i n h e t voorwerp i n r e s o n a n t i e t e b r e n g e n v i a e e n g e n e r a t o r met s i n o î d a l e v o l t a g e u i t g a n g waarvan de a m p l i t u d e en d e f r e q u e n t i e i n c o n t i n u e g e r e g e l d k a n worden , Het a a n t a l p e r i o d e n w o r d t gedurende e e n b e p a a l d e t i j d geme ten .

Een tweede r e c e n t e r e w e r k w i j z e b e s t a a t e r i n de t i j d s d u u r t e meten v a n de p e r i o d e van de r e s o n a n t i e t r i l l i n g d i e v o l g t o p h e t r e c h t s t r e e k s a a n s l a a n van h e t voorwerp .

Het m e e t t o e s t e l g e b r u i k t i n h e t o n d e r z o e k s p r o j e c t a n a ' l y s e e r t h e t t r i l l i n g s p a t r o o n d a t v o l g t o p e e n s c h o k e x c i t a t i e v a n h e t voorwerp . Het meet de t i j d s d u u r van twee p e r i o d e n v a n d e r e s o n a n t i e t r i l l i n g . l i e t t e s t v o o r w e r p moet g e s t e u n d worden i n d e min imale t r i l l i n g s z o n e s ( n o d a l e zones ) e n l i e f s t a a n g e s l a g e n e n gemeten worden i n zones met g r o t e t r i l l i n g s a m p l i t u d e n , De i n t e n s i t e i t v a n d e s l a g i s n i e t k r i t i s c h .

4 . 4 . 3 V o o r s t u d i e . -- - - -- -- - U i t t e s t e n van Gr indo-Son ic m e t i n g e n , i n z i j n b a s i s u i t v o e r i n g , op v u r e n . -- -- -- - I- I- - -- . . -- - -- -- L -- - I -

4 . 4 . 3 . 1 P r o e f o m s c h r i j v i n g . -------..---- -- -

E r werden d r i e r e e k s e n p r o e v e n v e r r i c h t :

1 . Vuren a f k o m s t i g u i t de a r d e n n e n , Vecmont, e n gezaagd u i t e e n s t a m s e c t i e boven de 20 in s t amhoog te - a f m e t i n g e n : 34 x 1 1 5 x 3.000 mm - a a n t a l : 10 - g e s c h a a f d - 1 2 à 1 4 % h o u t v o c h t . Beproev ing MOE - v e r t . v o l g e n s : - 4 - p u n t s b u i g p r o e f

3 - p u n t s b u i g p r o e f - e i g e n f r e q u e n t i e .

afme- tingen

2 . Vuren a f k o m s t i g u i t d e h o u t i n d u s t r i e : - a f m e t i n g e n : 34 x 150 x 980 mm - a a n t a l : 1 0 - o n g e s c h a a f d , d r o o g . Beproev ing MOE-hor . e n MOE-vert. v o l g e n s de e i g e n - f r e q u e n t i e .

3 . Vuren a f k o m s t i g u i t de a r d e n n e n : - a f m e t i n g e n : 21,s x 90 x 600 mm - a a n t a l : 20 - g e s c h a a f d - v o c h t g e h a l t e t u s s e n de 2 0 e n de 110 %. Beproev ing MOE-hor. v o l g e n s : - 3 - p u n t s b u i g p r o e f - d e e i g e n f r e q u e n t i e b i j v o c h t g e h a l t e n van

1 " 20 à 110 % 2 " 1 4 à 1 7 % 3" o %.

R e s u l t a t e n e n b e s p r e k i n g . - - - - -

Volgende c o r r e l a t i e s werden bekomen :

4-I'untsb. 3-I'untsb. ve r t . ve r t . hor.

21 x 90 x 600 (10 à 110 % houtvocht) - - O, Y 7 0,97

A W = a b s o l u t e d o o r b u i g i n g , i . n m m .

m = g e w i c h t p l a n k , i n g .

R = a f l e z i n g i GS , t i j d s d u u r v o o r 2 pe r ioden , i n u s e c .

MOE.-hor. = e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s - h o r i z o n t a a l s t a t i s c h , s t a t i s c h b e p a a l d

MOE.-hor. = e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s - h o r i z o n t a a l GS b e p a a l d v o l g e n s de e i g e n f r e q u e n t i e

MOE. - v e r t . = e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s - v e r t i c a a l GS b e p a a l d v o l g e n s de e i g e n f r e q u e n t i e .

7 2 .

E r b e s t a a t e e n hoge c o r r e l a t i e t u s s e n de twee meetmethoden t e r b e p a l i n g van de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s - h o r i z o n t a a l . Deze 2 c o r r e l a t i e b l i j f t behouden t u s s e n A F / A W e n m/RZ h o r i z o n t a a l . De c o r r e l a t i e t u s s e n A F / A W e n m / R v e r t i c a a l i s van d e z e l f d e g r o o t t e o r d e . Het verband t u s s e n de e l a s t i c i t e i t s w a a r d e n h o r i z o n t a a l ( f l a t w i s e ) e n v e r t i c a a l ( edgewise ) , gemeten met de Gr indo-Sonic , i s weergeven door e e n r van 0 , 7 6 . Het w i s s e l e n d v o c h t g e h a l t e van de p r o e f s t a l e n hebben geen i n v l o e d op c o r r e l a t i e . De me t ing met de Gr indo-Sonic f l a t w i s e g e b e u r t met e e n o p v a l l e n d e g e m a k k e l i j k h e i d . B i j h e t a a n t i k k e n wordt één b e p a a l d e waarde g e r e g i s t r e e r d d i e e e n o n e i n d i g maal h e r h a a l d kan worden. Schommelingen i n de a f l e z i n g z i j n k l e i n e r dan 1 %. De afgewogen voor- en n a d e l e n van h e t m e e t t o e s t e l z i j n o . a . : voordee l : - v e r k r i j g b a a r a l s m e e t t o e s t e l

b op z i c h z e l f zonder bi jkomende u i t r u s t i n g e n

- een k o s t p r i j s van de b a s i s e e n h e i d van rond h e t h a l f m i l j o e n

- eenvoudig h a n t e e r b a a r

- a a n s l u i t i n g m o g e l i j k n a a r gegevens verwerken

- i n s t e l l e n van l i m i e t e n

- B e l g i s c h p roduk t

n a d e e l : - t o e s t e l n i e t s p e c i f i e k ontworpen voor de h o u t i n d u s t r i e

- v o o r de be reken ing van de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s i s h e t nodig de d imens ie s e n h e t gewicht van de p lank t e kennen

- m o g e l i j k h e i d van i n t e r f e r e n t i e van meerdere t r i l l i n g e n .

Gebaseerd op deze r e s u l t a t e n werd h e t n u t t i g g e a c h t d i t m e e t t o e s t e l op z i j n be t rouwbaarhe id v e r d e r u i t t e t e s t e n op h e t B e l g i s c h v u r e n . Twee r e s u l t a t e n d ienden e c h t e r nog v e r v u l d t e worden om de met ingen van h e t t o e s t e l op z i j n be t rouwbaarhe id t e kunnen u i t t e s t e n op de p r o e f s t a l e n van h e t o n d e r z o e k s p r o j e c t . Het m e e t b e r e i k van de p i ë z o - e l e c t r i s c h e

. d e t e c t o r i s n i e t voldoende om de l a g e e i g e n f r e q u e n t i e s van de l a n g e p l a n k e n t e r e g i s t r e r e n . Vandaar ook de noodzaak om de

a f l e z i n g a a n t e p a s s e n i n t i e n d e n van psec . Deze v e r a n d e r i n g b r a c h t e c h t e r met z i c h mede d a t de mic ro i n h e t v l a k van de t r i l l i n g d iende g e p l a a t s t t e worden, d i t i n t e g e n s t e l l i n g niet de k o n t a c t p r o b e d i e l o o d r e c h t op h e t v i b r a t i e v l a k d e t e c t e e r d e . D i t be t ekende d a t de micro op o f onder h e t p r o e f m a t e r i a a l moest g e p l a a t s t worden.

I n e e r s t e i n s t a n t i e werd geexper imen tee rd met de micro boven op de p l a n k . I n h e t midden van de p lank i s h e t s i g n a a l h e t d u i d e l i j k s t , de g r o o t s t e a m p l i t u d e . Het g r o o t s t e probleem was h i e r h e t f i x e r e n van de micro om h e t t r i l l e n op z i c h z e l f t e v e r h i n d e r e n b i j a a n s l a a n . I le t g e b r u i k van s u p p l e m e n t a i r e b a l a s t maakte de i n v l o e d van h e t gewicht op de meting t e g r o o t . De massa van de micro werd t e g r o o t t . o . v . h e t e i g e n g e w i c h t van h e t p r o e f m a t e r i a a l . Met de micro d i c h t b i j e e n s t e u n p u n t kon h e t f i x a t i e g e w i c h t t o t e e n minimum h e r l e i d worden. Het be rekenen van e e n c o r r e c t i e f a c t o r a f h a n k e l i j k van d e p l a a t s e n h e t gewich t van de micro i s e c h t e r z e e r m o e i l i j k . Met de micro i n é é n van de o p l e g p u n t e n t e p l a a t s e n werd h e t probleem van de massa vermeden. Door h e t gewicht van de p l a n k bovenop de micro werd deze e c h t e r g e v o e l i g voor s t o r i n g e n van de omgeving. E r werd g e z o c h t n a a r e e n g e s c h i k t dempend m a t e r i a a l om de s t o r i n g s f r e q u e n t i e s van de omgeving t e a b s o r b e r e n . De voorkeur g i n g n a a r m i n e r a l e wol t . o . v . v e r e n o . a . omwil le van de s t a b i l i t e i t van de o p s t e l l i n g . N i e t t e g e n s t a a n d e v c r s c h i l l e n d e l a g e n m i n e r a l e wol t u s s e n h e t s t e u n p u n t e n de micro was de i s o l a t i e n i e t voldoende en werd h e t n o o d z a k e l i j k , de hoge f r e q u e n t i e s t e f i l t r e r e n voor de ingang van de Gr indo-Sonic .

4 .4 .4 - Bepa l ing van de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s u i t de

e i g e n f r e q u e n t i e van h e t h o u t . -- - - - - . - . - - . - s - - - - - - -

4 . 4 . 4 . 1 P r o e f o m s c h r i j v i n g . ------------ - - -

De u i t e i n d e l i j k e p r o e f o p s t e l l i n g b e s t o n d u i t twee s t e u n p u n t e n g e ï s o l e e r d van de grond door meerdere l a g e n m i n e r a l e wol . Het ene op legpun t was v o o r z i e n van e e n schuimrubberen s t a a f . Ilet tweede o p l e g p u n t was de rubberen bo l van de mic ro z e l f .

Wet p r o e f m a t e r i a a l werd i n z i j n noda le zone v r i j g e l e g d op s t e u n p u n t e n . De s t e u n p u n t e n bevonden z i c h op e e n a f s t a n d van de u i t e i n d e n van de p l a n k g e l i j k a a n 0 ,224 k e e r de l e n g t e van h e t p r o e f m a t e r i a a l ( z i e f i g . ) .

Het hou t werd met e e n k u n s t s t o f h a m e r aanges lagen i n h e t midden van de p l a n k . Voor e l k e h o u t s e c t i e werd de s t o r i n g s f r e q u e n t i e a a n g e p a s t n a a r boven a f g e s n e d e n .

1 = p r o e f m a t e r i a a l '

2 = schuimrubberen s t e u n

3 = m i n e r a l e wol

4 = micro

5 = a a n s l a g i n h e t midden van h e t p r o e f m a t e r i a a l

6 = f i l t e r

7 = GS

a = a f s t a n d o p l e g p u n t t o t u i t e i n d e p l a n k

1 x 0 , 2 2 4 .

F i g . : o p s t e l l i n g voor h e t beproeven van h o u t i n "ware g r o o t t e " met de GS.

Na h e t op maat a f k o r t e n ( L = 1 9 x b r e e d t e ) van h e t p r o e f m a t e r i a a l werden v o l g e n d e m e t i n g e n v e r r i c h t :

1 . f r e q u e n t i e m e t i n g van h e t p r o e f m a t e r i a a l i n h o r i z o n t a l e s ta .nd, MOE-hor. GS

- o n g e s c h a a f d op de h o u t s e c t i e s 1 , 2 , 3 e n 4 - g e s c h a a f d op de h o u t s e c t i e s 1 , 2 , 3 , 4 e n 5 .

' 2 . f r e q u e n t i e m e t i n g van h e t p r o e f m a t e r i a a l i n v e r t i c a l e s t a n d , MOE-vert. GS

- o n g e s c h a a f d o p de h o u t s e c t i e s 2 , 3 e n 4 - g e s c h a a f d op de h o u t s e c t i e s 2 , 3 , 4 e n 5 .

3 . F r e q u e n t i e m e t i n g van h e t p r o e f m a t e r i a a l i n h o r i z o n t a l e s t a n d , z i j d e l i n g s e a a n s l a g , MOE-vert . / h . GS '

- o n g e s c h a a f d op de h o u t s e c t i e s 1 e n 3 - g e s c h a a f d op d e h o u t s e c t i e s 1 , 2 , 3 , 4 e n 5 .

Deze b i j komende p r o e f i s i n g e v o e r d omdat de m e t i n g van MOE-vert. voo r dunne s e c t i e s o n m o g e l i j k i s u i t t e v o e r e n zonde r l a t e r a l e s t e u n i n e e n n o d a l e zone .

Overzicht van de GS metingen op hout:

houtsectie 1 2 3 4 5

ongeschaafd

eigenschap

P--- - geschaaf d

q eigenschap

(a) omwille van technische moeilijkheden in het labo werd de sectie 5 eerst geschaafd vooraleer afgekort te worden.

(b) houtsectie 1 is te licht om in horizontale stand zijdelings aangeslagen te worden.

4 . 4 . 4 . 2 R e s u l t a t e n e n b e s p r e k i n g e n . --

11 .800 N / m m 2 met e e n s p r e i d i n g van 2.100 N / m m 2 .

(x ) d e r e s u l t a t e n van de h o u t s e c t i . e s 1 e n 2 z i j n nog n i e t v e r w e r k t .

4 . 4 . 4 . 2 . 1 D e f i n i t i e . -- -- -- -

L = t o t a l e l e n g t e , i n m m

B = b r e e d t e t . o . v . de o p l e g g i n g , i n mm

H = h o o g t e t . o . v . de o p l e g g i n g , i n mm R = a f l e z i n g , u s e c , 6

x , i n H Z . F = f r e q u e n t i e = - c = k o r r e c t i e f a c t o r R

v o o r a f s c h u i f k r a c h t e n e n r o t a t i e b e w e g i n g , a f h a n k e l i j k v a n d e s l a n k h e i d s g r a a d L .

Fi R i j de b e r e k e n i n g van MOE-hor. i s c = O wegens d e hoge s l a n k h e i d s g r a a d . R i j d e b e r e k e n i n g van MOE-vert. i s nog g e e n r e k e n i n g gehouden met de c o r r e c t i e f a c t o r c d i e e e n c o n s t a n t e i s v o o r a l l e h o u t s e c t i e s

' d a a r h- = 19 i n v e r t i c a l e s t a n d v o o r a l l e

h o u t s e c t i e s .

4 . 4 . 4 . 2 . 2 E l a s t i c i t e i t s m o d u l u s h o r i z o n t a a l GS. -- .-- -- - - -- - -*- - t l e t a lgemeen gemidde lde van 497 (*l o n g e s o r t e e r d e , g e s c h a a c d e p r o e f s t u k k e n van s e c t i e 3 , 4 e n 5 b e d r a a g t :

12.400 N / m m 2 met e e n s p r e i d i n g van 2 .O00 N / m m 2 .

Voor h e t o n g e s c h a a f d p r o e f m a t e r i a a l v a n s e c t i e 3 e n 4 i s h e t a lgemeen gemidde lde :

O v e r z i c h t p e r d w a r s s e c t i e :

g e s c h a a f d :

sec t i e afmeting aantal MIE-hor. spreiding Karakt. waarde mm GS

gemid. 5 % 95 %

1.000 N/mrn2

R .Gor l ache r ( 13 ) v i n d t voor vu ren de vo lgende waarden (kN/mm2) be rekend u i t de e i g e n f r e q u e n t i e i n 2de e n 3de o r d e

s e c t i e (mm) a a n t a l MOE-hor. S p r e i d i n g K r a c h t

36 x 114 x 3900 à 4500 1 O0 1 4 , s 295 1 0 , 3

o n g e s c h a a f d :

MIL:,-hor . O spreiding Karakt. waarde 5 % 95 % --

sec t i e aantal 1 .Oûû N/m2 - --p-

De t a b e l l e n 4 . 4 . 4 . 2 . 2 . 1 e n 4 . 4 . 4 . 2 . 2 . 2 geven de gemiddelde waarden p e r b e s t a n d - boom - s t amhoog te e n h o u t s e c t i e .

De f i g u r e n 4 . 4 . 4 . 2 . 2 . 3 t o t 4 . 4 . 2 . 2 . 9 z i j n de his togrammen van d e MOE-horizontaal met de p r o c e n t u e l e v e r d e l i n g i n i n t e r v a l l e n van 1 .000 N / m m 2 .

4 . 4 . 4 . 2 . 3 E l a s t i c i t e i t s m o d u l u s v e r t i c a a l GS. L .-- - -- -- ._ - -- I - - - Wet algemeen gemiddelde van 495 g e s o r t e e r d e , geschaa fde p r o e l s t u k k e n van s e c t i e 3, 4 e n 5 (X) b e d r a a g t

11.700 N / m m 2 met e e n s p r e i d i n g van 1.800 N / m m 2 .

Voor e e n ongeschaa fd p r o e f m a t e r i a a l van s e c t i e 3 i s h e t algemeen gemiddelde

11.400 N / m m 2 met e e n s p r e i d i n g van 1.700 N / m m 2 .

De e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s v e r t i c a a l berekend u i t de v e r t i c a l e f r e q u e n t i e m e t i n g , bekomen door z i j d e l i n g s a a n s l a a n i n h o r i z o n t a l e l i g g i n g b e d r a a g t g e s c h a a f d gemiddeld (MOE-vert./h.-GS), voor de 482 p r o e f s t a l e n van s e c t i e 3 , 4 en 5

11.700 N / m m 2 met e e n s p r e i d i n g van 1800 N/mm2

Op 379 ongeschaa fde p r o e f s t u k k e n van s e c t i e . 3 en 4 beedraagt h e t gemiddelde

11.200 N / m m 2 met e e n s p r e i d i n g van 1.700 N / m m 2 .

( x ) de r e s u l t a t e n van de h o u t s e c t i e s 1 en 2 z i j n nog n i e t v e r w e r k t .

O v e r z i c h t p e r d w a r s s e c t i e :

1 . G e s c h a a f d :

MIE-vert. spreiding karakt, waarde Cemidd. 5 % 9 5 %

aantal

s e c t i e 1 .OW N/mm2 - -

R . G ö r l a c h e r ( 1 3 ) bekomt de v o l g e n d e gemidde lde waarden (kN/mm2) b e r e k e n d u i t de e i g e n f r e q u e n t i e i n 2de e n 3de o r d e .

afme t i n g e n a a n t a l MOE-vert. s p r e i d i n g k r a c h t 5 %

2 . Ongeschaa fd :

MX-vert . spreiding karakt .waarde Cemi dd . 5 % 9 5 %

s e c t i e aantal - ----- 1.000 N/m2 -

De t a b e l l e n 4 . 4 . 4 . 2 . 3 . 1 t o t 4 . 4 . 4 . 2 . 3 . 4 geven de gemidde lde waa rden p e r b e s t a n d - boom - s t a m h o o g t e e n h o u t s e c t i e .

De f i g u r e n 4 . 4 . 4 . 2 . 3 . 5 t o t 4 . 4 . 4 . 2 . 3 . 1 6 z i j n de h i s togrammen v a n de MOE-horizontaal met de . p r o c e n t u e l e v e r d e l i n g i n i n t e r v a l l e n van 1 . 0 0 0 N / m m 2 .

4 . C o r r e l a t i e s t u s s e n MOE-mechanisch en MOE-eigenfrequent ie . P- -p

De volgende c o r r e l a t i e s werden bekomen :

MOE-vert .mech(x) e n MIE-hor. GS g (y ) :

s e c t i e ( s )

MOE-vert.mech.(x) e n MOE-vert. GS g ( y ) :

s e c t i e ( s )

MOE-hor.mech.(x) e n MOE-hor. GS g ( y ) :

s e c t i e ( s )

MOE-hor.mech. ( x ) en MOE-vert. GS g (y) :

s e c t i e ( s )

MOR. - v e r t . (x) e n MOE-hor . GS g ( y ) :

s e c t i e ( s )

MOR-vert. (x) e n MOE-vert. GS g (y ) :

sec t i e (s)

3 y = 108 x + 7.733 ; r = 0 , 6 3

4 y = 107 X + 7.407 ; r = 0 , 6 7

5 , y = 1 0 2 X + 7.958 ; r = 0 , 6 6

3-4-S(%) y = 107 x + 7.611 ; r = 0 , 6 8

VOL.MAS. O % ( x ) e n MOE-hor. GS g ( y ) : 3 y = 33,27 x - 1.776 ; r = 0 , 6 7

4 y = 3 0 , 6 3 x - 1.080 ; r = 0 , 6 6

5 y = 29,35 x + 685 ; r = 0 , 6 3

3-4-5 y = 3 1 , 7 0 x - 1.128 ; r = 0 , 6 5

VOL.MAS. O % (x) e n MOE-vert. GS g (y ) :

s e c t i e ( s )

3 y = 28 ,23 x - 348 ; r = 0 , 6 3

4 y = 25,86 x + 296 ; r = 0 , 6 3

5 y = 27,44 X + 797 ; r = 0 , 6 2

3-4-S(*) y = 27,48 x - 1 8 , 1 0 ; r = 0 , 6 1

MOE-vert. GS g ( X ) e n 14OE-hor. GS g (y) :

s e c t i e ( s )

3 y = 1 ,015 x + 544 ; r = 0 , 9 6

4 y = 1 ,060 x + 12 ,4 ; r = 0 , 9 2

5 y = 1 ,016 X + 519 ; r = 0 , 9 5

3 -4 -5 (x ) y = 1,031 X + 342 ; r = 0 , 9 6

(x ) b i j d e v e r t i c a l e MOE b e p a l i n g met de GS i s nog geen r e k e n i n g gehouden met de c o r r e c t i e f a c t o r v o o r g l i j d i n g e n r o t a t i e .

Schemat i sch o v e r z i c h t van de c o r r e l a t i e s . ---

MIE-hor.mch, v ' MDE-hor.GS

' )OR-vert.

KIE-vert'.mech.

,

2 . sec t ie 4 (43 x 139 x ...)

3. sectie 5 (67 x 163 x ...)

O, 59

4 , sectie 3 + 4 + 5

I n de e e r s t e p l a a t s v a l t de z e e r hoge c o r r e l a t i e op t u s s e n de twee meetsys temen, mechanische s t a t i s c h e e n dynamische e i g e n f r e q u e n t i e , t e r b e p a l i n g van de h o r i z o n t a l e e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s , e n d i t voo r de d r i e h o u t s e c t i e a .

Deze z e e r hoge c o r r e l a t i e b l i j f t b e s t a a n t u s s e n de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s h o r i z o n t a a l en de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s v e r t i c a a l , b e i d e n gemeten met de Gr indo-Sonic .

Ook t u s s e n MOE-vert.-CS e n MOE-horrmech. b e s t a a t e e n hoge c o r r e l a t i e voor a l l e h o u t s e c t i e s .

Voor s e c t i e 5 b e s t a a t e r e e n b e t r e k k e l i j k e goede c o r r e l a t i e t u s s e n MOE-horcmech. e n MOE-vert,mech. (O ,78 ) . Ook met de GS me t ingen zowel MOE-hor. a l s MOE-vert. l i g g e n de c o r r e l a t i e s nog hoog (0 ,79 e n 0 , 8 3 r e s p . ) .

Merkwaardig genoeg g a a t voor de s e c t i e s 3 e n 4 a l l e ve rband v e r l o r e n t u s s e n e e n s t a t i s c h e e l a s t i c i t e i t s b e p a l i n g i n h o r i z o n t a l e en v e r t i c a l e r i c h t i n g ( r < O,5O).

Zowel 'MOE-hor.-GS a l s MOE-vert.-GS i s met de vo lumieke massa r e l a t i e f goef g e c o r r e l e e r d (0 ,62 à 0 , 6 7 ) . MOE-hor.-mech. i s i e t s minder goed g e c o r r e l e e r d met de VOL.MAS. ( 0 , 5 8 à 0 , 6 3 ) . Ook h i e r i s e r geen c o r r e l a t i e voor de h o u t s e c t i e s 3 e n 4 t u s s e n MOE-vert.-mech. e n de volumieke massa (0 ,19 e n 0 , 2 8 r e s p . ) .

H o u t s e c t i e 5 v e r t o o n t een c o r c e l a t i e t u s s e n b e i d e n van 0 ,41 (MOE-vert *mech. - VOL.MAS.) . De c o r r e l a t i e t u s s e n de volumieke massa e n de b r e u k s p a n n i n g i s z e e r l a a g voor a l l e d w a r s s e c t i e s .

De Gr indo-Sonic me t ingen hebben met de b r e u k s p a n n i n g v e r t i c a a l g e l i j k e o f h o g e r e c o r r e l a t i e s dan de e l a s t i c i t e i t s w a a r d e n b e p a a l d op s t a t i s c h e w i j ze :

c o r r e l a t i e w a a r d e n t . o . v . b reukspann ing - v e r t .

4 i 5 --

s e c t i e -

3. -

0 , 6 2

0 , 5 9

0 , 6 6

* - 0 , 6 & h*. * --

MOE-hor.-GS

MOE-hor.-mech.

MOE-vert. -GS

MOE --v--E- -me G k_,

0 , 5 4

0 , 5 1 --P---

0 , 6 3

-0,41-- -

0 , 6 1

0 , 6 1

0 , 6 7

,dar 3 2--.

De c o r r e l a t i e t u s s e n MOE-hor.-GS e n b r e u k s p a n n i n g kan w a a r s c h i j n l i j k nog opgedreven worden wanneer e n k e l r e k e n i n g wordt gehouden met p r o e f m a t e r i a a l d a t i n h e t m i d d e l s t e d e r d e geb roken i s .

J' De o o r z a a k van de l a g e c o r r e l a t i e s v o o r MOE-vert.-mech. z a l R' 8 1 n a d e r o n d e r z o c h t worden i n de ee r s tkomende o n d e r z o e k s f a s e .

E r z a l g q b r u i k gemaakt worden van de b e s c h i k b a r e gegevens van de v i s u e l e s t e r k t e s o r t e r i n g e n de opge tekende breuk- o o r z a k e n om na t e gaan o f e r i e t s i s f o u t gegaan met h e t meetsys teem i n de n e u t r a l e v e z e l . De d o o r b u i g i n g voor de h o u t s e c t i e 2 z a l voor de MOE-vert.-mech. i n d u b b e l gemeten worden. Een e e r s t e met ing wordt gedaan t e r h o o g t e van de n e u t r a l e v e z e l . De tweede met ing b e s t a a t u i t de me t ing van de a b s o l u t e d o o r b u i g i n g en de me t ing van de v e r p l a a t s i n g van de c e n t r a l e c i l i n d e r .

De mechanische s t e r k t e s o r t e r i n g , meer b e p a a l d s o r t e r i n g o p b a s i s van de e i g e n f r e q u e n t i e van h e t h o u t , i s m o g e l i j k g e z i e n :

1" e r e e n hoge g r a a d van b e t r o u w b a a r h e i d i s v o o r de h o r i z o n t a l e e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s , gemeten met de Gr indo-Sonic

2 " de c o r r e l a t i e s van zowel de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s h o r i z o n t a a l a l s v e r t i c a a l , met de Gr indo-Sonic , t u s s e n b reukspann ing v e r t i c a a l , van d e z e l f d e g r o o t t e o r d e z i j n a l s deze g e b r u i k t voor h e t e i k e n van de Computermatic Mark P I V ( 2 ) :

8 8 . -

correlaties tussen breukspanning vert. en elasticiteitsmodulus~

In een eerstvolgende fase zal het ongesorteerd hout opgesplitst worden in sterkteklassen voor de secties 3 , 4 en 5 door het verband te onderzoeken tussen de mechanische eigenschappen, de visuele sterktesortering en de eigenfrequentiemetingen. Deze voorlopig opgestelde klassering moet getoetst worden aan de resultaten gevonden op secties 1 en 2.

afmetingen

38 x 100 38 x 210'

MOR-vert ./Mo~-vert(~)

O, 70

O, 52

n

1 5 4

9 9

MOR-vert./MOE-hor. ( 2 )

0,52

0,70