Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2010, 58(1), 153-160 | DOI: 10.11118/actaun201058010153
Konečně-prvkový model bambusového článku (Phyllostachys sp.) a jeho srovnání s experimentem na dvou mechanických zkouškách
- Ústav nauky o dřevě, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 3, 613 00 Brno, Česká republika
Cílem této práce bylo vytvořit základní obecný parametrický konečně-prvkový model stébla bambusu ve výpočetním systému ANSYS. Vytvořený model byl porovnán s experimentálními zkouškami - zkouškou tříbodým ohybem a brazilským testem. Srovnávacím parametrem numerického modelu a experimentu byla síla, kterou je třeba vyvinout pro konkrétní přetvoření. Byly sestaveny dva základní numerické modely. První model zahrnuje dělicí přepážku ve stonku. Stěna stonku je tvořena třemi vrstvami s různými ortotropními materiálovými modely v cylindrické souřadné soustavě s osou v ose stébla. Materiál přepážky je izotropní. Oba modely jsou plně parametrické a třírozměrné a jsou uplatnitelné pro další výzkum chování stonků bambusu či konstrukcí z bambusu.
bambus, konečně-prvkový model, brazilský test, zkouška tříbodým ohybem
Finite element model of bamboo culm (Phyllostachys sp.) and its comparison to two experimental tests
The main goal of the work was to build up a general parametric finite-element model of a bamboo culm in ANSYS computational system. Subsequently the model was compared to a experimental measurements of chosen mechanical properties - three point bending test and brasil test. A parameter being compared was a force, which is necessary to exert to deform a sample on given strain. In this work two parametric models were created. First one is including dividing barrier - diaphragm. A mesh of the culm wall is mapped and is divided into three layers with different orthotropic material models in cylindrical coordinate system with respect to the culm axis. By contrast the barrier - diaphragm - is represented by free mesh with isotropic material model. Both FE models are fully parametric and three-dimensional. Hence they are very well utilizable for both further research of the bamboo itself and constructions from it.
Keywords: bamboo, finite element model, brazil test, three-point bending test
Grants and funding:
Práce vznikla za finanční podpory grantového projektu IGA 46/2008 - Bionický průzkum kreativního využití bambusu. Aplikace bionického potenciálu do designu kompozitních materiálů - výrobků.
Received: December 14, 2009; Published: October 5, 2014 Show citation
| ACS | AIP | APA | ASA | Harvard | Chicago | IEEE | ISO690 | MLA | NLM | Turabian | Vancouver |
References
- Amada, S. et al., 1997: Fiber texture and mechanical graded structure of bamboo. Composites Part B 28B: 13-20 DOI: 10.1016/S1359-8368(96)00020-0
Go to original source... - Amada, S., Lakes, R. S.,1997: Viscoelastic properties of bamboo. Journal of Mater Science 32: 2693-2697, ISSN 0022-2461 DOI: 10.1023/A:1018683308211 Go to original source...
- Bodig, J., Jayne, B. A, 1993.: Mechanics of woods and woods composites. Krieger Pub. Co. 712 s. ISBN 0-89464-777-6
- Bruck, H. A. et al., 2002: The role of mechanics in biological and biologically inspired materials. Experimental mechanics 42, No. 4: 361-371 ISSN 0014-4851 DOI: 10.1007/BF02412140 Go to original source...
- Chung, K.F., Yu, W. K., 2002: Mechanical properties of structural bamboo for bamboo Scaffoldings. Engineering Structures 24 (2002): 429-442: ISSN 0141-0296 DOI: 10.1016/S0141-0296(01)00110-9 Go to original source...
- ISO/TC 165: Laboratory Manual on Testing Methods for Determination of physical and mechanical properties of bamboo. Technical Committee ISO/TC 165. International Network for Bamboo and Rattan. 2001
- Jules, J. A., 1991: Mechanical properties of bamboo. Kluwer Academic Publisher. 134 s., ISBN 0792312600
- Li, X., 2004: Physical, chemical and mechanical properties of bamboo and its utilization potential for fiberboard manufacturing. M.Sc. Thesis. Graduate Faulty of the Louisiana State University. Agriculture and Mechanical College. 68 p.
- Lo, T. Y., Cui, H. Z., Tang, P. W. C., Leung, H. C., 2008: Strength analysis of bamboo by microscopic investigation of bamboo fiber. Construction and Building Materials 22: 1532-1535, ISSN 0950-0618 DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2007.03.031 Go to original source...
- Nogata F., Takahashi H.: Intelligent functionally graded materials: bamboo. Composites Engineering, Vol. 5, No. 7 (1995): 743-751 ISSN 0961-9526 DOI: 10.1016/0961-9526(95)00037-N Go to original source...
- Obataya, E, Kitin, P., Yamauchi, H., 2007: Bending characteristics of bamboo (Phyllostachys pubescens) with respect to its fiber-foam composite structure. Wood Science and Technology 41: 385-400, ISSN 0043-7719 DOI: 10.1007/s00226-007-0127-8 Go to original source...
- Silva, N. E. C., Walters, M. C., Paulino, G. H., 2006: Modeling bamboo as a functionally graded material: lessons for the analysis of affordable materials. Journal of Materials Science 41: 6991-7004, ISSN 0022-2461 DOI: 10.1007/s10853-006-0232-3 Go to original source...
- Yu, W. K., Chung, K. F., Chan, S. L., 2003: Column buckling of structural bamboo. Engineering Structures 25: 755-768, ISSN 0141-0296 DOI: 10.1016/S0141-0296(02)00219-5 Go to original source...
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.