삼차원 솔리드 유한요소 방법을 이용한 목재 거동 해석을 보다 효율적으로 손쉽게 활용하기 위하여, 이에 필요한 목재재료모델 생성 방법을 개발하였다. 2단선형 탄소성이방성 이론에 근거하여 목재의 주요 세 방향 즉, 섬유, 방사 및 접선방향의 구성방정식을 정의하였다. 목재재료상수 결정의 단순화를 위하여 방사방향과 접선방향의 특성을 섬유직각 방향으로 통합하고, 요구되는 총 27개의 재료입력상수를 방향별 탄성계수와 항복응력, 그리고 프와송 비를 포함하는 6개의 독립상수로 단순화하였다. 개발된 목재재료모델을 이용하여 북미 더글라스 퍼 압축시험에 대한 삼차원 유한요소 모델을 개발하고 주요 세 방향에 대한 실험 측정치들과 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 성공적인 모델해석 결과를 얻었으며, 이를 바탕으로 향후 진척되어야 할 연구개발 방향과 예상되는 문제점들을 논의하였다.
In this study, bending and compression strength tests were performed to investigate effect of composition of layer layout of Larix cross-laminated timber (CLT) on mechanical properties. The Larix CLT consists of five laminae, and specimens were classified into four types according to grade and composition of layer. The layer's layout were composited as follows 1) cross-laminating layers in major and minor direction (Type A), and 2) cross-laminating external layer in major direction and internal layer applied grade of layer in minor direction (Type B). E12 and E16 were used as grades of lamina for major direction layer of Type A and external layer of Type B according to KS F 3020. In results of the bending test of CLT using same grade layer according to layer composition, the modulus of elasticity (MOE) of Type B was higher than Type A. In case of prediction of bending MOE of Larix CLT, the experimental MOE was higher than 1.00 to 1.09 times for Shear analogy method and 1.14 to 1.25 times for Gamma method. Therefore, it is recommended to predict the bending MOE for Larix CLT by shear analogy method. Compression strength of CLT in accordance with layer composition was measured to be 2% and 9% higher for Type A using E12 and E16 layers than Type B, respectively. In failure mode of Type A, progress direction of failure generated under compression load was confirmed to transfer from major layer to minor layer by rolling shear or bonding line failure due to the middle lamina in major direction.
참나무시들음병 고사목으로부터 피해확산을 막기위해 주로 훈증처리 방법을 이용한다. 훈증처리에 따른 신갈나무 피해목의 강도적 활용 가능성을 검증하기 위해 훈증처리목재의 압축성능과 휨성능평가를 수행하였다. 훈증처리목재는 약 9개월 간 네마섹트(Metam-sodium)로 훈증처리하였다. 참나무시들음병 훈증처리목재의 기건 종압축강도는 58.87 MPa, 압축탄성계수는 5.66 GPa로 측정되었으며 건전목과 비슷한 경향을 보였다. 혼증목의 성숙재부 강도성능은 미성숙재부보다 16% 더 높은 강도값을 보였다. 참나무 건전목의 압축파괴형상은 다양한 형상으로 나타나지만 훈증처리목재의 경우 대부분 전단형 파괴형상을 보였다. 훈증처리목재의 휨강도는 157.43 MPa로 건전재보다 8% 높게 측정되었고 휨 탄성계수는 16.38 GPa로 건전재보다 16% 낮게 측정되었다. 그러나 훈증처리목재의 휨강도성능치에 대한 변동계수는 건전목보다 낮은 것을 확인하였다.
Wood filler is a porous and anisotropic material having different size, shape, and aspect ratio. The use of wood fillers such as wood particle, wood flour, and wood pulp in wood plastic composites (WPCs) are growing rapidly because these wood fillers give improved strength and stiffness to WPCs. However, the wood fillers have originally poor compatibility with plastic matrix affecting the mechanical properties of WPCs. Therefore, to improve compatibility between wood and plastic, numbers of physical and chemical treatments were investigated. While the various treatments led to improved performances in WPC industries using petroleum-based plastics, full biodegradation is still issues due to increased environmental concerns. Hence, bio-based plastics such as polylactide and polyhydroxybutyrate having biodegradable characteristics are being applied to WPCs, but relatively expensive prices of existing bio-based plastics prevent further uses. As conventional processing methods, extrusion, injection, and compression moldings have been used in WPC industries, but to apply WPCs to engineered or structural places, new processing methods should be developed. As one system, co-extrusion technique was introduced to WPCs and the co-extruded WPCs having core-shell structures make the extended applications of WPCs possible.
The aim of this study is to determine the flexural properties(Modulus of Rupture, Modulus of Elasticity) of Platanus occidentalis L. laminated beams fabricated with 1, 3, 5, 8, 15 lamination and Tension, Compression lamination. The results were as follows: 1. MOR increased with increasing number of lamination in 3, 5, 8, 15-beam and Tension lamination beam. MOR of Compression lamination beam was lower than that of 3-beam, MOR of vertical beam not having Tension or compression lamination was lower than that of horizontal beam, but MOR of vertical beam with tension or compression lamination was same or slightly higher than that of horizontal beam. 2. The allowable working stress showed the same tendency. This stress increased with increasing number of lamination. This value of Tension lamination beam was higher than that of compression lamination beam. 3. MOE of all laminated beams was higher than that of solid beam and Tension lamination beam was higher than that of 3-beam. MOE of Tension lamination beam was higher than that of Compression lamination beam. MOE of all vertical beam was higher than that of horizontal beam except for T-2, T-5, C-3. 4. Most beam failures appeared to begin in tension. These tension failures were classified into Splintering tension, Cross-grained tension, Simple tension, Brittle tension. All test beam failures could be classified into three categories. 1) Tension failure 2) Compression failure 3) Horizontal shear failure.
In this paper, mechanical and hygroscopic properties of teak sawdust and recycled polypropylene (RPP) composites are evaluated and compared with virgin polypropylene (VPP) matrix based composites. Verities of composites are prepared by variation in the plastic types, wood plastic ratio and the addition of coupling agent in the formulations. Mixing of wood sawdust and polypropylene is done by a twin screw extruder, and then sheets of wood plastic composites (WPCs) are produced by using the compression molding method. The results show that recycled matrix composites exhibit better tensile, flexural strength with low impact strength than virgin matrix based composites. Recycled composites show low water absorption and thickness of swelling than virgin matrix based composites. The results confirm that wood content in the polymer matrix affects the performance of composites while presence maleated polypropylene (MAPP) improves the properties of the composites significantly. Developed RPP matrix composites are as useful as VPP matrix composites and have the potential to replace the wood and plastics products without any adverse effect of the plastics on the environment.
본(本) 연구(硏究)는 연필향나무(Juniperus virginiana L.) 지재(技材)내에 형성(形成)된 압축이상재(壓縮異常材)(compression wood) 및 대응재(對應材)(opposite wood)에 관한 주사전자현미경적(走査電子顯微鏡的)인 특성(特性)을 비교(比較)하기 위하여 수행(遂行)되었는데 그 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 압축이상재(壓縮異常材)의 가도관(假導管) 이행(移行)은 연륜(年輪)의 경계부(境界部)를 제외하고는 점진적(漸進的)이나 대응재(對應材)의 가도관(假導管) 이행(移行)은 급진적(急進的)이다. 그리고 대응재(對應材)에 있어서 추재율(秋材率)은 변이(變異)가 심하며 추재(秋材) 가도관(假導管)의 배열(排列)은 불균일(不均一)하다. 2. 압축이상재(壓縮異常材) 및 대응재(對應材)의 가도관(假導管)은 그 횡단면(橫斷面)의 모양(模樣)이각각 둥근형 및 모난형이다. 그리고 압축이상재(壓縮異常材)와 대응재(對應材) 모두에서는 큰 가도관(假導管)과 작은 가도관(假導管)이 혼재(混在)되어 있으나 나선상(螺旋狀)의 째짐이 가도관(假導管)의 막(膜)에 존재(存在)하지 않으며 세포간극(細胞間隙)은 경계부(境界部)를 지니는 경우가 있는데 압축이상재(壓縮異常材)에만 존재(存在) 한다. 3. 분야막공(分野膜工)에 있어서 압축이상재(壓縮異常材)의 막공구(膜孔口)는 대응재(對應材)의 것보다 가도관(假導管)측의 막공록(膜孔綠)이 더 넓기 때문에 더 좁으며 경사(傾斜)가 급한 타원형(楕圓形)을 나타낸다.
Recently, as the alternatives to preserve environment such as effective usage of wastes or unusable resources are drawing attentions, researches and measures for the two tasks, which are reuse of waste wood and development of eco-friendly materials, are being examined and established in various fields. However, they are still insufficient. Therefore, in this study, for the efficient application of waste woods and eco-friendly effects, mortar was produced using sawdust as the waste wood and mineral material cement for combination, in order to produce inorganic boards using waste woods. which were made when sawing. This study attempted to suggest a basic material about the physical properties of mortar, which used waste woods, after examining the features of wood mixture rate, water-cement rate, consolation according to the mixture rate of the setting accelerator, specific gravity, compression intensity, and bending intensity as experiment factors.
Non-destructive test techniques are becoming increasingly important for assessment and maintenance. These techniques are very useful for assessment of materials such as wood, whose performance can vary considerably depending on the conditions of use. It is possible to estimate some mechanical properties of a material by determining the movement of energy through the material with the help of these techniques. In this study, it was investigated whether the wood material could be tested nondestructively by the heat energy produced by a source. The correlations between the thermal conductivity and mechanical properties of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and sessile oak (Quercus petraea L.) woods were investigated. The thermal conductivity (TC), density, modulus of rupture (MOR), compression strength (CS), and modulus of elasticity (MOE) values of samples were measured according to the related standards and these values were correlated with each other. The linear and multiple regression tests were employed to determine the correlation between thermal conductivity and mechanical properties. The results showed that there is a very strong correlation between thermal conductivity and both density and MOR values. However, the correlations between TC and both MOE and CS were moderate. The results of this study suggest that the thermal conductivity value can be used to estimate the density and some mechanical properties of wood.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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