Fuktmekanik för träfiberkompositer - Projektbeskrivning på svenska

Träfiberkompositer är en grupp av material som används i ökad utsträckning. Beroende på kompositens användningsområde kan mekaniska egenskaper som styvhet och styrka i olika riktningar styras genom att variera sammansättning och tillverkningsprocess. Fibrerna kan vara frilagda från varandra, som de fibrer som används vid tillverkning av papper, sönderdelade i fiberfragment eller sitta samman som i träpartiklar i sågspån. Fibrerna binds samman av ett matrismaterial i form av tex en polymer. För många användningsområden, särskilt inom byggindustrin, är de träbaserade materialens egenskap att påverkas av fukt den begränsande faktorn. Utformningen av materialet för att minimera dess svällning och krympning kräver kunskap om materialens fuktmekanik.

Målet med projektet är att få fram en beräkningsmetod som ger möjlighet att göra datorsimuleringar av olika tänkta material. Simuleringarna ska ge information om hur stor svällning, krympning och formändring som kan förväntas vid olika materialsammansättningar samt även ge information om andra egenskaper som styvhet och benägenhet till krypning, dvs benägenhet till ökande deformationer vid långvarig belastning.

Att beräkna egenskaperna hos ett kompositmaterial, betraktat som ett homogent kontinuerligt material, utifrån de ingående komponenternas egenskaper och materialens inre heterogena struktur kallas homogenisering. Vid homogeniseringen kan en enhetscell i form av en fiber eller ett system av fibrer i en omgivning av matrismaterial betraktats. För en sådan cell kan egenskaper som styvhet och svällning fås genom att beräkna deformation för en given belastning eller fuktändring. En nödvändigt är att så bra som möjligt känna de mekaniska egenskaperna för komponenterna, fiber och matris, något som ofta är den största begränsningen vid homogeniseringsberäkningar. För att verifiera beräkningsmetoden och få information om dess noggrannhet krävs jämförelse med experimentella provningar.

Projektet har vid denna tidpunkt givit en analytisk och en numerisk modell för styvhet och hygroexpansion i kompositmaterial. Modellen är generell och kan tillämpas för godtycklig fiberriktningsfördelning och fibergeometri, även partiklar, i tre dimensioner. Den nu föreliggande homogeniseringsmodellen är begränsad till tidsoberoende egenskaper och inkluderar inte krypning.

• Utskriftsversion