Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2008, 56(5), 39-44 | DOI: 10.11118/actaun200856050039
Biomechanické parametry stromů ve stadiu aktivní reorientace
- 1 Ústav nauky o dřevě, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 3, 613 00 Brno, Česká republika
- 2 Laboratoire de Mécanique et Génie Civil, Place E. Bataillon, 34095 Montpellier, France
Předložená práce se zabývá akumulací růstových napětí podél průřezu stromu ve fázi aktivní reorientace. Dynamika procesu reorientace je posuzována pomocí dvou kritérií: účinnosti vzpřimovací reakce a zůstatkové pružnosti kmene. Obecný popis geometrie průřezu a distribuce mechanických vlastností umožňuje modelovat excentrický růst, vliv výskytu juvenilního a reakčního dřeva a implementovat model viskoelastických vlastností dřeva.
Ve fázi aktivní reorientace jsou pletiva nacházející se v blízkosti dřeně vystavena vysokým tlakovým napětím (až čtyřnásobek maximálního tlakového napětí v rovně rostoucím stromu), která mohou vést ke vzniku vnitřních trhlin. Výsledky simulací ukázaly, že tvorba juvenilního dřeva v ranném stadiu růstu stromu má za následek zvýšení pružnosti kmene a tedy snížní rizika vzniku vnitřních trhlin jak u jehličnanů, tak u listnáčů. Pozitivní vliv viskoelasticity na pružnost kmene byl výrazný u listnáčů a téměř zanedbatelný u jehličnanů. Díky relaxaci růstových napětí ve středové části kmene má viskoelasticita kladný vliv na účinnost vzpřimovací reakce. Série numerických simulací reorientačního procesu s rostoucí úrovní růstových napětí v reakčním dřevu ukázala, že pravděpodobně existuje kompromis mezi účinností vzpřimovací reakce a zůstatkové pružnosti kmene.
reorientace stromu, pružnost kmene, účinnost vzpřimovací reakce, juvenilní dřevo, viskoelasticita
Biomechanical performances of trees in the phase of active reorientation
The purpose of the present paper was to investigate the accumulation of growth stresses in a cross section of a tree in active reorientation process and its biomechanical performances i.e. up-righting efficiency and stem flexibility. Effect of two factors was analysed in details: occurrence of juvenile wood and viscoelasticity of wood tissues. In a phase of active reorientation, wood tissues close to the pith are submitted to significant levels of compressive stresses. Production of juvenile wood in earlier stage of a tree life seems to increase the stem flexibility during active reorientation for both softwoods as well as hardwoods. Concerning the viscoelasticity of wood tissues, only minor effect has been observed in softwoods while an important positive impact has been pointed out in hardwoods. Set of simulations with increasing level of maturation strains in reaction tissues indicated possible trade-off between the stem flexibility and the up-righting efficiency.
Keywords: tree reorientation, stem flexibility, up-righting efficiency, juvenile wood, viscoelasticity
Received: April 15, 2008; Published: November 3, 2014 Show citation
| ACS | AIP | APA | ASA | Harvard | Chicago | IEEE | ISO690 | MLA | NLM | Turabian | Vancouver |
References
- ALMERAS, T., THIBAUT, A., GRIL, J., 2005: Effect of circumferential heterogeneity of wood maturation strain, modulus of elasticity and radial growth on the regulation of stem orientation in trees. Trees - Structure and function 19, 457-467. DOI: 10.1007/s00468-005-0407-6
Go to original source... - ARCHER, R. R., 1986: Growth stresses and strains in trees. Springer Verlag, Berlin/Heidelberg/New York. Go to original source...
- FOURCAUD, T., LAC, P., 2003: Numerical modelling of shape regulation and growth stresses in trees I. An incremental static finite element formulation. Trees - Structure and function 17, 23-30. DOI: 10.1007/s00468-002-0202-6 Go to original source...
- FOURNIER, M., CHANSON, B., GUITARD, D. & CHANSON, B., 1991a: Mécanique de l'arbre sur pied: modélisation d'une structure en croissance soumise à des changements permanents et évolutifs. 1. Analyse des contraintes de support. Annales des sciences forestières 48, 513-525. DOI: 10.1051/forest:19910503 Go to original source...
- FOURNIER, M., CHANSON, B., THIBAUT, B., GUITARD, D., 1991b: Mécanique de l'arbre sur pied: modélisation d'une structure en croissance soumise à des changements permanents et évolutifs. 2. Analyse tridimensionnelle des contraintes de maturation, cas du feuillu standard. Annales des sciences forestières 48, 527-546. DOI: 10.1051/forest:19910504 Go to original source...
- GRIL, J., FOURNIER, M., 1993: Contraintes d'élaboration du bois dans l'arbre: un modèle multicouche viscoélastique. Volume 4. In : Actes du 11e congrès français de Mécanique, 6-10 Septembre 1993, Lille-Villeneuve d'Ascq, Vol. 4, pp. 165-168. Association Universitaire de mécanique/Groupe de concertation de mécanique.
This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.