Modelling of Dynamic and Quasistatic Events with Special Focus on Wood-Drying Distortions

Denna avhandling handlar främst om datorsimuleringar av torkdeformationer hos sågat virke, och då speciellt om skevhet. Skälet för att intressera sig för torkdeformationer är att dessa innebär problem och ger kvalitetsnedsättningar och värdeförluster i trävärdekedjan. Datorsimuleringar är ett teoretiskt sätt att simulera vad som händer i verkligheten när virke torkas. Med en bra datormodell som är kapabel till realistiska simuleringar av torkprocessen är det möjligt att studera vad som händer med torkdeformationerna när parametrar i torkprocessen ändras. På så sätt är en bra datormodell ett bra verktyg för att förbättra och optimera torkprocessen för sågat virke. Datorsimuleringar har den fördelen jämfört med verkliga experiment att de är billiga och snabba att utföra, medan de har den nackdelen att resultaten kan vara tveksamma om datormodellen inte är bra. 

Trä är ett anisotropt material som ofta modelleras som ortotropt. Detta innebär att det har tre ortogonala riktningar i varje punkt och olika egenskaper i varje sådan riktning. I artikel 1 beskrevs en icke-förstörande metod att bestämma de ortotropa riktningarna i trä ur en serie tvådimensionella bilder tagna med datortomografi (CT). Denna metod använder sig av fiktiva, små sfärer i trämaterialet där sfärens huvudtröghetsriktningar beräknas utifrån densitetsinformationen i CT-bilderna. Huvudtröghetsriktningarna antas vara den radiella, den tangentiella och fiberriktningen i punkten ifråga. Tester av metoden på tre provbitar visade att metoden fungerar, men att resultat från enskilda sfärer uppvisade stor spridning.

Skevhet hos sågat virke beror på ett antal faktorer (variabler). Traditionellt så har ofta en formel från sent 50-tal av Stevens och Johnston för enskilda årsringscylindrar använts för att förklara vad skevhet beror av. I denna formel är fibervinkeln en intressant variabel (de övriga är fuktkvotsförändringen, fuktexpansionskoefficienten och årsringsradien). Men sågat virke är inte enskilda årsringscylindrar, och i artikel 2 behandlades beroendet hos skevheten hos sågat virke av diverse variabler genom en teoretisk och analytisk härledning. Resultatet blev en formel med två termer där den första termen motsvarar Stevens och Johnstons formel. Den andra termen är proportionell mot den radiella gradienten hos fibervinkeln och den kan dominera över den första termen för virke som är sågat långt från märgen. Giltigheten hos den andra termen visades genom jämförelser med finita element- (FEM) resultat och mätresultat.

Det första steget när man simulerar fuktdeformationer är att simulera torkprocessen. Resultatet av denna simulering är fuktkvoten som funktion av tiden i varje punkt i träbiten i fråga. Andra steget är sedan att simulera krympningen och deformationerna genom att använda fuktkvoten från första steget som indata. I första steget användes en diffusionsmodell för fukttransporten, och då krävs att massövergångstal och diffusionskoefficient är kända. Sådana värden vid torkning av splintved hos gran (Norway spruce, Picea abies) uppmättes och rapporterades i artikel 3. Mätningar av fuktkvoten gjordes med hjälp av CT, och diffusionskoefficienten beräknades med två metoder. Den första metoden använde en endimensionell och den andra en tvådimensionell diffusionsmodell. Inga antaganden om diffusionskoefficientens beroende av någon funktion eller några speciella parametrar gjordes på förhand. Båda metoderna 

gav närapå likadana resultat och visade på ett beroende hos diffusionskoefficienten av fuktkvoten och avståndet till ytan. Beroendet på avståndet till ytan gällde bara nära ytan. En jämförelse visade på överensstämmelse i generella termer med resultat uppmätta av andra.

Industriella processförändringar syftade att minska skevheten hos det producerade virket är intressanta att studera. I artikel 4 behandlades hur skevheten kan styras hos sågat och torkat virke som varit fastspänt under torkningen på olika sätt. Genom att hålla virket fastspänt i ett rakt läge under torkningen så minskar skevheten jämfört med virke som torkats helt fritt. Genom att hålla virket fast inspänt i ett motvridet läge under torkningen kan man åstadkomma ett helt rakt virke efter torkningen. Med motvridet menas att man vrider virket tvärs emot den förväntade skevheten efter torkning. Den storlek på motvridningen som krävs för att få rakt virke efter torkningen är en funktion av fibervinkeln hos virket. Resultat från laboratorieexperiment på virke som torkats fritt, fast inspänt och motvridet redovisades. Vidare redovisades resultat från industriförsök på sågat virke som torkats fritt och fast inspänt. En simuleringsmodell som använder FEM prövades, och resultaten jämfördes med mätresultaten i två steg. I ett första steg kalibrerades FEM-modellen genom att flytgränser för träet fastställdes för att ge resultat som överensstämde med laboratorieexperimenten. I ett andra steg jämfördes FEM- modellens resultat med resultaten från industriförsöken. Jämförelserna visade att FEM- modellen gav realistiska resultat, men att vissa skillnader mellan FEM-modellens resultat och resultaten från industriförsöken fanns. Skillnaderna antogs bero på oprecisa mätdata och andra skillnader mellan FEM-modellen och det verkliga virket. 

  • Mats Ekevad
  • Luleå University of Technology, LTU Skellefteå, Division of Wood Science and Technology
  • Originalspråk: En

En sökmotor i samarbete med

Om TräGuiden

TräGuiden tillhandahåller information om trä och träbyggande. Webbsidan drivs av Svenskt Trä, en del av Skogsindustrierna, och utgör med sina nära en miljon besökare per år ett viktigt informationsnav för byggande i Sverige.

TräGuiden beskriver tekniska lösningar för träbyggande samt innehåller information om trämaterialets egenskaper. TräGuidens innehåll av illustrationer och konstruktionslösningar kan fritt skrivas ut eller delas med andra.

Det finns också nedladdningsbara ritningar i CAD-format på TräGuiden.

Klicka här för sajtkarta

Stäng sajtkarta

Prenumerera på TräGuidens
populära nyhetsbrev

Vi värnar om personlig integritet vilket innebär att dina personuppgifter alltid hanteras på ett ansvarsfullt sätt. Genom att klicka på skicka lämnar du ditt samtycke.
Läs vår integritetspolicy.

På din mobil fungerar TräGuiden bäst i stående läge.Ok

Hantera dina pins

Hantera pins fungerar bäst om du inte är i privat/inkognitoläge. OBS! Dina pins sparas i datorns lokala minne.
Åtgärder som innebär raderande av kakor på datorn kan ofta även medföra att det lokala minnet rensas med följden att dina sparade pins försvinner.

Du har inga sparade pins

Hantera pins fungerar bäst om du inte är i privat/inkognitoläge. OBS! Dina pins sparas i datorns lokala minne.
Åtgärder som innebär raderande av kakor på datorn kan ofta även medföra att det lokala minnet rensas med följden att dina sparade pins försvinner.

pin

Du vet väl att du kan spara sidor till senare. Samla här pins för de sidor du besöker ofta och enkelt vill kunna återkomma till.

  • Lägg till
  • Du har redan lagt till den här sidan.

Skicka pins

Ett enkelt sätt att spara dina pins är att maila dem

Du har nu skickat dina pins!

Något gick fel. Kontrollera e-postadressen och prova igen.

Dela sidan