Energiefreisetzungsraten von im Bauwesen verwendeten Nadelhölzern: Fid-Bau Portal

Energiefreisetzungsraten von im Bauwesen verwendeten Nadelhölzern

Schmidt, M.

Holz stellt einen orthotropen Werkstoff dar,mit drei Vorzugsrichtungen:die longitudinale Achse parallel zur Faser,die radiale Hauptrichtung parallel zu den Holzstrahlen und die tangentiale Richtung konzentrisch zu den Jahrringen.Die im Beitrag dargestellten Versuche führten zu Querzugbeanspruchungen,während die übrigen Beanspruchungen sehr gering im Vergleich zu den entsprechenden Festigkeiten des Holzes waren.Querzugbeanspruchtes Holz zeigt ein lineares Last-Verformungsverhalten bis zum Bruch.Bei Anwendung des Konzeptes der Energiebilanzen der Bruchmechanik wird bei Rissöffnung quer zur Faserrichtung nach Modus I keine plastische Verformungsenergie im Material berücksichtigt.Bei den Versuchen wurden verschiedene deutsche und amerikanische Holzarten als CT-Proben eingesetzt.Die Belastung erfolgte weggesteuert mit einer konstanten Geschwindigkeit von 1 mm/min der unteren Lasteinleitung.Beispielhaft wird das Last-Verformungsdiagramm eines Versuches aufgezeigt.Die Elastizitätszahlen eines FE-Modelles der CT-Proben wurden an die Anfangssteifigkeiten der Proben im Versuch angepaßt.Mit diesem Modell wurde die Abhängigkeit der Steifigkeit vom Rissfortschritt berechnet.An die so betrachteten,diskreten Wertepaare der Steifigkeit und des Rissfortschrittes wurde ein Polynom 3.Grades angepaßt,das die Steifigkeit als Funktion der Elastitzitäszahlen und des Rissfortschrittes darstellt.Diese Gleichung kann nach dem Rissfortschritt aufgelöst werden,so daß schließlich die zu den Steifigkeiten der Ent- und Belastungen des Versuches gehörenden Risslängen ermittelt werden können.Die Bruchenergie zwischen den einzelnen Ent- und Belastungsschleifen werden auf den jeweiligen Rissfortschritt bezogen.Die Energiefreisetzungsrate,die auf den Rissfortschritt bis zu ersten Entlastung bezogene Bruchenergie,nimmt mit größer werdendem Risswachstum ab.Die weiteren Energiefreisetzungsraten,berechnet mit den Bruchenergien zwischen den weiteren Ent- und Belastungsschleifen,sind dagegen unabhängig vom jeweiligen Risswachstum.Neben dem beschriebenen Teilentlastungsverfahren wurden die Energiefreisetzungsraten in Anlehnung an die skandinavische Norm nordtestmethod NT BUILD 422 bestimmt.