Untersuchungen über das Dauerschwingverhalten von Holz bei Zugbeanspruchung Zweite Mitteilung: Dauerschwingverhalten von Rotbuchenholz unter konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen

Zusammenfassung

Das Dauerfestigkeitsverhalten von Holz, das einer Zugschwellbeanspruchung parallel zur Faser ausgesetzt war, wurde an Buchen. Vollholz untersucht. Nachdem in der ersten Mitteilung beschriebenen Prinzip wurde die statische Relaxation durch eine konstante mittlere Dehnung der Proben hervorgerufen, die von 40 bis 110% der Bruchdehzung des Holzes reichte, die beim normalen statischen Zugversuch erhalten wird. Zur Erzeugung der dynamischen Relaxationsprozesse dienten Schwingdehnungen um die konstante Mitteldehnung, die bei einer mittleren Frequenz von etwa 35 Hz Amplituden zwischen 0 und 25% der statischen Bruchdehnung aufwiesen. Aus den Versuchsergebnissen geht hervor, daß das Holz bis zum Bruchbeginn stets im “Glaszustand” vorliegt, daß der Abfall des statischen Relaxationsmoduls bei den Dauerschwingversuchen etwa in der gleichen Größenordnung liegt wie bei einem Versuch ohne überlagerte dynamische Beanspruchung mit gleicher Versuchszeit und daß das Holz bei der dynamischen Beanspruchung bis zum Bruchbeginn in guter Näherung ein lineares visko-elastisches Verhalten aufweist. Der Bruchbeginn, der von einer kritischen Mikrokerbe ausgeht, konnte durch erhöhte Energiedissipation, durch starken Abfall der statischen und dynamischen Relaxationsmoduln und durch Nicht-Linearität des visko-elastischen Verhaltens nachgewiesen werden. Der Bruch trat hierbei erwartungsgemäß um so früber ein und wies ein um so zäheres Bruchbild auf, je größer die Amplitude der Schwingdehnung war.

Summary

The fatigue strength of wood exposed to dynamic tensile load parallel to grain was studied in solid beechwood. According to the test principles described in the first part of this paper, static relaxation was produced by a constant average strain ranging from 40 to 110% of the total elongation at failure obtained in a static tensile test. Dynamic relaxation processes were produced by pulsating strain oscillating about the constant average strain with an average frequency of about 35 cycles/sec and with amplitudes between 0 and 25% of the total elongation at failure of a static test. The results of the tests prove the following: Wood is in the “glassy state” until the beginning of rupture; the decrease in static modulus of relaxation is nearly of the same order when a pulsating strain is applied as in a static test with the same average strain for an equal time of testing; and wood shows in a good approximation a linear visco-elastic behaviour under dynamic load until the beginning of rupture. The beginning of rupture, which develops from a critical micro-notch, could be proved by elevated dissipation of energy, by a steep decrease in the slope of static and dynamic moduli of relaxation and by non-linearity of the visco-elastic behavior of wood. As expected, the higher the amplitudes of the oscillating strain, the earlier the rupture sets in and the tougher is the appearance of the rupture.