Failure behaviour of historic oak wood under three-point bending – an experimental-numerical study

Abstract

Historische Nederlandse eikenhouten kabinetten vertonen scheuren die mogelijk veroorzaakt zijn door hygroscopische en thermische klimaatfluctuaties. Dit schademechanisme moet volledig inzichtelijk gemaakt worden om museumobjecten optimaal te kunnen behouden voor toekomstige generaties. Om deze reden wordt in deze paper het bezwijkgedrag van historische eikenhouten balken onder drie-puntsbuiging onderzocht in een gecombineerde experimenteel-numerieke studie. De numerieke resultaten zijn gegenereerd met de eindige-elementenmethode (EEM), waarin discreet scheurgedrag is gesimuleerd met behulp van interface-elementen die zijn voorzien van een interface-schademodel. Zowel het experimenteel bezwijkgedrag als het scheurpad komen goed overeen met de EEM resultaten. Scanning elektronenmicroscopische foto’s van het scheurvlak laten zien dat de breuktaaiheid wordt beïnvloed door het zogenoemde “cel-overbruggingseffect”. De invloed van anisotroop materiaalgedrag en de locatie van geometrische imperfecties op het bezwijkgedrag is aangetoond.Historische Nederlandse eikenhouten kabinetten vertonen scheuren die mogelijk veroorzaakt zijn door hygroscopische en thermische klimaatfluctuaties. Dit schademechanisme moet volledig inzichtelijk gemaakt worden om museumobjecten optimaal te kunnen behouden voor toekomstige generaties. Om deze reden wordt in deze paper het bezwijkgedrag van historische eikenhouten balken onder drie-puntsbuiging onderzocht in een gecombineerde experimenteel-numerieke studie. De numerieke resultaten zijn gegenereerd met de eindige-elementenmethode (EEM), waarin discreet scheurgedrag is gesimuleerd met behulp van interface-elementen die zijn voorzien van een interface-schademodel. Zowel het experimenteel bezwijkgedrag als het scheurpad komen goed overeen met de EEM resultaten. Scanning elektronenmicroscopische foto’s van het scheurvlak laten zien dat de breuktaaiheid wordt beïnvloed door het zogenoemde “cel-overbruggingseffect”. De invloed van anisotroop materiaalgedrag en de locatie van geometrische imperfecties op het bezwijkgedrag is aangetoond