Od najdawniejszych czasów, człowiek starał się ulepszać stosowane materiały, ponieważ wymagania techniki przekraczały często możliwości materiałów występujących w stanie naturalnym. Już w średniowieczu w budownictwie stosowano materiał składający się z gliny i słomy. Przykładem takich ulepszeń może być wzmacnianie ciętą słomą nie wypalonej cegły, używanej w starożytnym Egipcie. Był to prawdopodobnie pierwszy w historii sztucznie wytworzony kompozyt materiałowy. Innym przykładem dawnej konstrukcji kompozytowej mogą być średniowieczne łuki wykonane z drewna cisowego. Łuki te wyrabiano przez połączenie sprężynującej bieli (po stronie rozciąganej) i odpornej na ściskanie twardzieli, co dawało produkt o wyjątkowej wytrzymałości, elastyczności i sztywności. Pomysł łączenia różnych materiałów w jedno tworzywo człowiek przejął obserwując przyrodę, w której kompozyty występują w postaci naturalnej. Drewno, jest tego najlepszym przykładem, zbudowane z warstw włókien celulozowych spojonych ligniną. Innym przykładem kompozytu naturalnego są kości i tkanki mięśniowe. Drewno jest ciągle jednym z najbardziej ważnych materiałów konstrukcyjnych. Podstawowe zalety drewna konstrukcyjnego przemawiające za stosowaniem go na konstrukcje, w tym również morskie to: mały ciężar właściwy w stosunku do materiałów metalicznych, dobra izolacja termiczna, tłumienie drgań i dźwięków, amagnetyczność, odnawialność. Natomiast zasadnicze jego wady to: porowatość, czyli duża nasiąkliwość, a stąd zmienne w czasie jego pęcznienie, w przypadku konstrukcji morskich występuje obrastanie fauną i florą morską oraz penetracja żywych organizmów w głąb konstrukcji. Porowatość, która z jednej strony jest poważną wadą drewna, może być jednocześnie jego zaletą w takim ujęciu problemu. Przez wypełnienie porów drewna odpowiednim monomerem, otrzymuje się kompozyt (drewno-polimer), zaliczany do kompozytów włóknistych. Uzyskuje się w ten sposób skuteczne zabezpieczenie przed degradacją oraz przedłużenie trwałości użytkowania i poprawę właściwości mechanicznych drewna. W dostępnej literaturze dotyczącej drewna modyfikowanego brakuje wymaganych danych do projektowania konstrukcji morskich. W publikowanych pracach opisana jest technologia i właściwości fizykochemiczne drewna modyfikowanego na wskroś. Taki materiał posiada niemalże dwukrotnie większą gęstość od drewna naturalnego, wysokie koszty produkcji ze względu na dużą ilość polimeru w drewnie oraz brak możliwości kształtowania jego właściwościami. Przy zginaniu, skręcaniu konstrukcji najbardziej wytężone są powierzchnie zewnętrzne. Aby je wzmocnić nie ma potrzeby dokonywania modyfikacji na wskroś. W wyniku modyfikacji powierzchniowej wzmocnieniu ulegają warstwy zewnętrzne, a jednocześnie następuje obniżenie ciężaru i koszty konstrukcji. Tak, więc drewno modyfikowane powierzchniowo łączy zalety drewna naturalnego (tłumienie drgań i hałasów oraz termoizolacyjność, stosunkowo niska cena i ciężar właściwy) i modyfikowanego na wskroś (wyższa twardość, lepsza odporność na czynniki atmosferyczne, mniejsza ścieralność oraz wyższa wytrzymałość zwłaszcza na zginanie i skręcanie). W książce przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i teoretycznych autora i literaturowych dotyczących modelowania i symulacji procesów badanych eksperymentalnie mających na celu opracowanie technologii modyfikowania powierzchniowego drewna konstrukcyjnego polimerem.
SPIS TREŚCI WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ WSTĘP Rozdzial 1 DREWNO- MATERIAŁ STOSOWANY NA KONSTRUKCJE MORSKIE 1.1. Drewniane konstrukcje morskie 1.2. Ogólna charakterystyka drewna konstrukcyjnego 1.3. Wymagania jakościowe drewna konstrukcyjnego 1.4. Technologia drewna modyfikowanego
Rozdział 2 MECHANIKA STRUKTURY DREWNA 2.1. Równania fizyczne dla materiałów anizotropowych 2.2. Równania fizyczne dla materiałów ortotropowych 2.2.1. Stałe inżynierskie dla materiałów ortotropowych 2.2.2. Związek macierzy sztywności z macierzą podatności i stałymi inżynierskimi 2.3. Związki fizyczne dla materiału ortotropowego w płaskim stanie naprężenia 2.4. Transformacja tensorów sztywności i podatności
Rozdział 3 CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE W JEDNOOSIOWYCH OBCIĄŻENIACH 3.1 Osiowe rozciąganie i ściskanie 3.2. Proste zginanie 3.2.1. Czyste zginanie 3.2.2 Naprężenia gnące 3.2.3 Belki konstrukcyjne 3.2.4 Momenty gnące i siły tnące 3.2.5. Naprężenia styczne 3.2.6 Ugięcia belek 3.2.7 Ugięcie pod wpływem ścinania 3.3. Skręcanie 3.3.1. Pojęcie skręcania 3.3.2. Skręcanie pręta ortotropowego 3.3.3 Skręcanie płyty
Rozdział 4 NASYCANIE DREWNA KONSTRUKCYJNEGO POLIMERAMI 4.1. Powierzchniowe nasycanie drewna polimerami 4.2. Naturalne nasycanie drewna polimerami 4.3. Matematyczny opis nasycania 4.4. Weryfikacja modelu za pomocą danych eksperymentalnych 4.5. Wymuszone nasycanie z polimeryzacją
Rozdział 5 CHARAKTERYSTYKI DREWNA MODYFIKOWANEGO POWIERZCHNIOWO 5.1. Matematyczny opis właściwości mechanicznych 5.2. Wyznaczanie stałych materiałowych warstw drewna 5.3. Stałe materiałowe drewna modyfikowanego 5.4. Zastępcze stałe materiałowe drewna modyfikowanego
Rozdział 6 WPŁYW ZAWARTOŚCI POLIMERU NA WŁAŚCIWOŚCI DREWNA MODYFIKOWANEGO 6.1. Właściwości wytrzymałościowe drewna modyfikowanego 6.2. Kryteria stosowane do opisu właściwości wytrzymałościowycl drewna modyfikowanego 6.2.1. Weryfikacja statystyczna opisu 6.3. Ugięcie drewna przy zginaniu 6.4. Zmęczenie drewna modyfikowanego 6.5. Ścieralność i twardość drewna modyfikowanego 6.6. Właściwości reologiczne drewna modyfikowanego
Rozdział 7 WYTRZYMAŁOŚĆ DREWNA MODYFIKOWANEGO W ZŁOŻONYCH STANACH NAPRĘŻEŃ 7.1. Wytrzymałość doraźna materiałów anizotropowych 7.2. Kryteria wytrzymałości w złożonym stanie naprężeń 7.3. Badanie drewna modyfikowanego w płaskim stanie naprężeń 7.4. Wytrzymałość drewna w złożonych stanach naprężeń
Rozdział 8 WPŁYW WODY MORSKIEJ NA WŁAŚCIWOŚCI DREWNA MODYFIKOWANEGO 8.1. Nasiąkliwość drewna modyfikowanego 8.2. Wytrzymałość na rozciąganie 8.3. Udarność drewna modyfikowanego w obniżonych temperaturach
Rozdział 9 ELEMENTY KONSTRUKCYJNE Z DREWNA MODYFIKOWANEGO 9.1. Połączenia klejone 9.2. Obróbka skrawaniem i łączenie elementów konstrukcyjnych 9.3. Materiały przeciwcierne z drewna modyfikowanego 9.4. Podstawowe kierunki zastosowań drewna modyfikowanego BIBLIOGRAFIA. WYKAZ UŻYTYCH NORM
|