А.В. Руссу, В.А. Шамаев, Андрис Зимелис
Скачать
№ 3 (51)
Деревопереработка. Химические технологии
Руссу Александр Викторович – аспирант, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», ул. Тимирязева, 8, г. Воронеж, Российская Федерация, 394087, ORCID: http://orcid.org/0000-0001-8525-0348, e-mail: arussu@mail.ru.
Шамаев Владимир Александрович – доктор технических наук, профессор., ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», ул. Тимирязева, 8, Воронеж, Российская Федерация, 394087, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-1762-7956, e-mail: drevstal@mail.ru
Зимелис Андрис – доктор технических наук, Технический университет г.Рига, ул. Кипсала, 6а, Рига, Латвия, LV-1048, ORCID: http://orcid.org/0000-0001-6919-9263, e-mail: andrisin@inbox.lv.
Получение информации о наличии трещин в исходном сырье, заготовках и изделиях из древесины необ-ходимо для принятия решения о целях последующей ее обработки и эксплуатации. Способ диагностики тре-щин в древесине основан на измерении внутреннего трения. На подготовленные образцы натуральной и моди-фицированной прессованием древесины, выпиленные из стволовой части деревьев березы повислой (Betula pendula Roth), произраставших в Хлевенском Лесхозе, Липецкой обл. (52.184130, 39.110463, НУМ 157м), воз-действовали в радиальном и тангенциальном направлениях ультразвуком (частота 24.5 кГц, экспозиция 0-20 минут, шаг 5 минут) и импульсным магнитным полем (напряженность – 0.3 Тл, экспозиция 0-2 минуты, шаг 0.5 минуты). Далее исследовали внутреннее трение образцов на экспериментальной установке методом измерения логарифмического декремента затухания на основе свободно-изгибных колебаний. При уровне значимости p=0.95 определили абсолютные величины безразмерного коэффициента внутреннего трения Q-1, как основного структурного параметра для образцов натуральной и модифицированной древесины: для влажности при наличии одной трещины Q-1 уменьшилось на 7.04% (D=0.08), при наличии двух трещин – на 8.4% (D=0.15), при наличии трех трещин – на 9.06% (D=0.15); для ультразвука при наличии одной трещины Q-1 уменьшилось на 7.17% (D=0.05), при наличии двух трещин – на 8.46% (D=0.05), при наличии трех трещин – на 9.12% (D=0.09); для импульсного магнитного поля при наличии одной трещины Q-1 уменьшилось на 7.14% (D=0.05), при нали-чии двух трещин – на 8.39% (D=0.09), при наличии трех трещин – на 9.02% (D=0.09). При испытании образцов натуральной древесины и модифицированной прессованием древесины березы повислой (Betula pendula Roth) получили асимптотическое уравнение аппроксимации зависимости уменьшения Q-1 от количества трещин, с величиной аппроксимации R2=0.994. Исследование зависимости внутреннего трения от процесса трещинооб-разования в различных породах древесины обеспечивает подготовку следующего этапа - построение прототи-па системы неразрушающего контроля дефектов.
внутреннее трение древесины, диагностика трещин в древесине, натуральная и модифицированная древесина, береза повислая, Betula pendula Roth, ультразвук, импульсное магнитное поле
Руссу, А. В. Трещинообразование натуральной и модифицированной прессованием древесины березы повислой (Betula pendula Roth): эффект показателя внутреннего трения под влиянием внешних возмущений / А. В. Руссу, В. А. Шамаев, А. Зимелис // Лесотехнический журнал. – 2023. – Т. 13. – № 3 (51). – С. 219–235. – Библиогр.: с. 231–234 (25 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.3/15.
1. Dahle S., Pilko M., Žigon J., Zaplotnik R., Petrič M., Pavlič M. An open-source surface barrier discharge plasma pretreatment for reduced cracking of outdoor wood coatings. Cellulose. 2021; 28(12): 8055-8076. DOI: https://doi.org/10.1007/s10570-021-04014-2
2. Abdollahzadeh Jamalabadi M.Y. Optimal rectangular crack pattern based on constructal, fracture saturation, and energy minimization theories for painting on wood. Chaos, Solitons & Fractals. 2022; 160: 112242. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chaos.2022.112242
3. Chai Yuan, Tao Xin, Liang Shanqing, Fu Feng Preparation and property characterization of crack-filled type microwave puffed wood based metal composites. 2021; 43: 118-125. DOI: http://j.bjfu.edu.cn/cn/article/doi/10.12171/j.1000-1522.20210209
4. Zeltiņš P., Katrevičs J., Gailis A., Maaten T., Bāders E., Jansons Ā. Effect of Stem Diameter, Genetics, and Wood Properties on Stem Cracking in Norway Spruce. Forests. 2018; 9(9): 546. DOI: https://doi.org/10.3390/f9090546
5. Mezui E.N., Nziengui C.F.P., Pitti R.M., Ikogou S., Ango S.E., Talla P.K. Strain and cracks investigations on tropical green wood slices under natural drying: experimental and numerical approaches. European Journal of Wood and Wood Products. 2022; 81(1): 187-207. DOI: 10.1007/s00107-022-01881-9
6. Fu Z., Chen J., Zhang Y., Xie F., Lu Y. Review on Wood Deformation and Cracking during Moisture Loss. Polymers. 2023; 15(15): 3295. DOI: https://doi.org/10.3390/polym15153295
7. Botter-Kuisch H.P., Van den Bulcke J., Baetens J.M., Van Acker J. Cracking the code: real-time monitoring of wood drying and the occurrence of cracks. Wood Science and Technology. 2020; 54(4): 1029-1049. DOI: https://doi.org/10.1007/s00226-020-01200-6
8. He J., She Y., Li M., Cai G., Hu B. Experimental Study on the Crack Evolution Pattern of Pine Wood with Different Moisture Content. Scholars Journal of Engineering and Technology. 2022; 10(6): 102-110. DOI: https://doi.org/10.36347/sjet.2022.v10i06.002
9. Christoforo A.L., Penteado L.D., Camargo M.V. de, Arroyo F.N., Santos H.F. dos, Dias A.M.P.G., Lahr F.A.R. Estimative of Wood Strength in the Tensile Perpendicular to the Grain by the Cracking Strength. SSRN Electronic Journal. 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4201159
10. Zhang R., Taylor A., Charalambides M., Balint D., Young C., Barbera D., Blades N. A Numerical Model for Predicting the Time for Crack Initiation in Wood Panel Paintings Under Low-Cycle Environmentally Induced Fatigue. SSRN Electronic Journal. 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4295737
11. Autengruber M., Lukacevic M., Gröstlinger C., Füssl J. Finite-element-based prediction of moisture-induced crack patterns for cross sections of solid wood and glued laminated timber exposed to a realistic climate condition. Construction and Building Materials. 2021; 271: 121775. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121775
12. Ostapska K., Malo K.A. Crack path tracking using DIC and XFEM modelling of mixed-mode fracture in wood. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2021; 112: 102896. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2021.102896
13. Supriatna D., Yin B., Konopka D., Kaliske M. An anisotropic phase-field approach accounting for mixed fracture modes in wood structures within the Representative Crack Element framework. Engineering Fracture Mechanics. 2022; 269: 108514. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2022.108514
14. Zizhen G., Gong M., Li L., Mohammadi M. An exploratory study on mixed-mode fracture and strain distribution near a crack tip of adhesively-laminated wood specimens using the modified arcon fixture and digital image correlation. World Conference on Timber Engineering (WCTE 2023). 2023: 111-118. DOI: https://doi.org/10.52202/069179-0015
15. Carlsson J., Isaksson P. Dynamic crack propagation in wood fibre composites analysed by high speed photography and a dynamic phase field model. International Journal of Solids and Structures. 2018; 144-145: 78-85. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2018.04.015
16. Lin Y., Xu Z., Chen D., Ai Z., Qiu Y., Yuan Y. Wood Crack Detection Based on Data-Driven Semantic Segmentation Network. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2023; 10(6): 1510-1512. DOI: https://doi.org/10.1109/JAS.2023.123357
17. Cao X., Li G. An Effective Method of Wood Crack Trace and Quantity Detection Based on Digital Image Processing Technology. 2021 13th International Conference on Machine Learning and Computing: ICMLC 2021. New York, NY, USA: Association for Computing Machinery. 2021; 304-309. DOI: https://doi.org/10.1145/3457682.3457728
18. Huang C., Li M., Fang S., Zhao Y., Mao F. Research on the effect of wood surface cracks on propagation characteristics and energy attenuation of longitudinal acoustic emission. Wood Research. 2022; 67(5): 744-759. DOI: https://doi.org/10.37763/wr.1336-4561/67.5.744759
19. Tu J., Zhao D., Zhao J., Zhao Q. Experimental study on crack initiation and propagation of wood with LT-type crack using digital image correlation (DIC) technique and acoustic emission (AE). Wood Science and Technology. 2021; 55(6): 1577-1591. DOI: https://doi.org/10.1007/s00226-020-01252-8
20. Guo Y., Zhu S., Chen Y., Liu D., Li D. Acoustic Emission-Based Study to Characterize the Crack Initiation Point of Wood Fiber/HDPE Composites. Polymers. 2019; 11(4): 701. DOI: https://doi.org/10.3390/polym11040701
21. Reinprecht L., Šupina P. Comparative evaluation of inspection techniques for impregnated wood utility poles: ultrasonic, drill-resistive, and CT-scanning assessments. European Journal of Wood and Wood Products. 2015; 73(6): 741-751. DOI: https://doi.org/10.1007/s00107-015-0943-8
22. Peng L., Wang H., Zhang H., Xin Z., Ke D., Lei Z., Ye Q. Study of the effect of hole defects on wood heat transfer based on infrared thermography. International Journal of Thermal Sciences. 2023; 191: 108295. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2023.108295
23. Руссу А.В., Шамаев В.А., Разиньков Е.М., Зимелис А. Исследование внутреннего трения натуральной и модифицированной прессованием древесины березы повислой (Betula pendula Roth). Лесотехнический Журнал. 2023; 13(1): 236-256. DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.1/16. Режим доступа https://elibrary.ru/item.asp?id=53814701
24. Шамаев В.А., Никулина Н.С., Медведев И.Н. Модифицирование древесины: монография. 2-е издание, перераб. и доп. Воронеж: ВГЛТУ. 2022. 571 с. Режим доступа https://elibrary.ru/item.asp?id=50026105
25. Зарипов, Ш. Г. Систематизация факторов, влияющих на образование трещин в лиственничных пиломатериалах при сушке // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2018; 3(363): 127-136. – DOI 10.17238/issn0536-1036.2018.3.127. Режим доступа https://elibrary.ru/item.asp?id=35018828