haku: @keyword plywood / yhteensä: 26
viite: 2 / 26
| Tekijä: | Tollander, Erik |
| Työn nimi: | Modelling error of plywood beam constitutive equation |
| Balk ekvationens modellfel för plywood | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2016 |
| Sivut: | (8) + 55 s. + liitt. 2 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Insinööritieteiden korkeakoulu |
| Oppiaine: | Teknillinen mekaniikka (K3006) |
| Valvoja: | Tuhkuri, Jukka |
| Ohjaaja: | Freund, Jouni |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201608263114 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 4366 | Arkisto |
| Avainsanat: | plywood constitutive beam equation correction factor veneer composite engineered wood faner konstruktiv balk ekvation krysslaminerad komposit korrektionsfaktor för styvhet |
| Tiivistelmä (eng): | The constitutive equations of the standard beam model and a refined beam model were compared to find the modelling error in the constitutive equation of the standard beam model. The underlying assumption of the comparison is that the modelling error in the refined model is much smaller than that of the standard one. A cross stacked plywood material with different values of relative material and geometric parameters were used in the comparison. The error was quantified by rigidity correction factors, which can be used to modify the constitutive equation of the standard beam model into the refined one. In stress, the error was quantified by comparing the maximum stress of the standard and the refined models for each loading modes separately. To replicate wood in a simple but still accurate form, the layers were assumed to be of ideal orthotropic elastic material that is symmetric around one stiffer direction. Plywood was defined as a cross stacked layered material, where the layer angle is altered between normal and transverse direction. The rigidity correction factors indicate that the plywood beam constitutive equation of the standard model overestimates the rigidity in shear and torsion. However, the standard beam model predicts rigidity correctly in the stretching and bending modes, but underestimates the rigidity when the layup is highly asymmetric. For shear along the plies the standard model requires the wellknown stress correction factor of 1:5 (Timoshenko et al., 1970). In the transverse direction to the plies the standard model stress is lower than 1:5 and even overestimated for most plywood applications. The outcome is that the standard model predicts the maximum normal stress correctly in bending and stretching modes. In torsion the modelling error in maximum shear stress is significant and is highly dependent on the aspect ratio and the orthotropy of the material. The results also shows that none of the rigidity correction factors and neither any of the stress correction factors depends on the material variables for a solid homogeneous orthotropic material, and may therefore be calculated with the same correction factors as isotropic materials. |
| Tiivistelmä (swe): | En jämförelse mellan standard balkmodellens och en förfinad modells konstitutiva ekvationer gjordes för att finna modellfelet som uppstår av de antagandena som är inneboende i standard modellen. Det underliggande antagandet i jämförelsen är att den förfinade modellens inneboende modellfel är avsevärt mindre än standard modellens fel. I jämförelsen användes materialmodellen för krysslimmad faner som plywood där de relativa material och geometriska parametrarna varierades. Felet vid styvhet mättes med hjälp av korrektionsfaktorer för styvhet. Korrektionsfaktorerna för styvhet kan användas för att återskapa den förfinade balkmodellen med hjälp av standard modellen. Felet vid spänning jämfördes den högsta spänningen mellan modellerna för olika belastningar. För att återge trä som material för faneret, användes en ideell ortotropisk materialmodell vars elastiska egenskaper är symmetriska tvärs en styvare riktning. Plywood definierades som krysslimmad faner, där fanerets fiberriktningen är tvärs det närliggande faneret. Korrektionsfaktorerna för styvhet gav att standard balkmodellen över estimerar styvheten vid skjuvning och torsion. Vid sträckning och böjning ger standard balkmodellen emellertid korrekt resultat, utomvid extrem asymmetri i laminatet då resultatet är under estimerat. Vid skjuvlast längs faneren krävs den kända korrektionsfaktorn för spänning 1:5 (Timoshenko et al., 1970). Då skjuvlasten är tvärs faneren, så är korrektionsfaktorn för spänning under 1:5 och vid de flesta plywood applikationerna är spänningen rent av över estimerad. Standard balkmodellen estimerar maximispänningen rätt vid normal last och böj moment. Vid torsion kan konstateras att modellfelet för skjuvspänningen är signifikant och beror till stor utsträckning på materialets ortotropi och på förhållandet mellan tvärsnittshöjd och -bredd. Det kan också konstateras att ingen av korrektionsfaktorerna för styvhet och spänning beror på material parametrarna för ett solitt homogent och ortotropiskt material och kan därför beräknas med samma korrektionsfaktorer som för ett isotropiskt material. |
| ED: | 2016-09-04 |
INSSI tietueen numero: 54325
+ lisää koriin
INSSI