Holzphysik

Name: Holzphysik | Eigenschaften, Prüfung und Kennwerte
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Eigenschaften, Prüfung und Kennwerte

Peter Niemz Walter Ulrich Sonderegger(Autor*in)

Hanser (Verlag)

2. Auflage

Erschienen am 6. September 2021

592 Seiten

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978-3-446-47010-1 (ISBN)

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Inhalt

Intro
Vorwort
Datenbank für Kennwerte zum Feuchte- und Wärmetransport in Holz und Holzwerkstoffen
Inhalt
1 Einführung
2 Geschichte der Physik des Holzes
3 Übersicht zu physikalischen Eigenschaften des Holzes und wichtigen Einflussfaktoren
4 Struktur und Eigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen
4.1 Vorbemerkungen
4.2 Einteilung von Holz und Holzwerkstoffen
4.2.1 Holz
4.2.2 Holzwerkstoffe
4.3 Stofflich-struktureller Aufbau von Holz und Holzwerkstoffen
4.3.1 Holz
4.3.2 Holzwerkstoffe
4.4 Wechselwirkung zwischen Struktur und Eigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen
4.4.1 Holz
4.4.2 Holzwerkstoffe
5 Verhalten von Holz und Holzwerkstoffen gegenüber Feuchte
5.1 Kenngrößen der Holzfeuchte
5.2 Grundlagen der Feuchteaufnahme und -abgabe
5.2.1 Holz als kapillarporöser Stoff
5.2.2 Flüssigkeitstransport in kapillarporösen Systemen, Gas- und Wasserpermeabilität
5.3 Feuchteaufnahme und -abgabe von Holz
5.3.1 Grenzbereiche des Systems Holz-Wasser
5.3.2 Feuchteaufnahme durch Sorption
5.3.3 Maximaler Feuchtegehalt von Holz
5.4 Quell- und Schwindverhalten von Holz und Holzwerkstoffen
5.4.1 Quell- und Schwindverhalten von Holz
5.4.2 Quell- und Schwindverhalten von Holzwerkstoffen
5.4.3 Auswirkungen des Quell- und Schwindverhaltens von Holz und Holzwerkstoffen
5.5 Holzphysikalische Probleme der Trocknung von Schnittholz
5.5.1 Physikalische Vorgänge beim Feuchtetransport
5.5.2 Spannungen und Rissbildung
5.5.3 Zellkollaps
5.6 Verfahren zur Bestimmung des Feuchtegehalts von Holz und Holzwerkstoffen
5.6.1 Übersicht
5.6.2 Darrmethode
5.6.3 Extraktions- oder Destillationsverfahren
5.6.4 Widerstandsmessverfahren
5.6.5 Dielektrisches Messverfahren
5.6.6 Mikrowellen-Verfahren
5.6.7 Radiometrische Verfahren und sonstige Verfahren (Kernspintomographie, Neutronen, Röntgen)
5.6.8 Spektrometrisches Verfahren
5.6.9 Chemisches Verfahren
5.6.10 Hygroskopisches Verfahren
5.7 Feuchteverteilung im Holz und Ausgleichsfeuchte von Holz im praktischen Gebrauch
5.7.1 Feuchteverteilung im lebenden Stamm
5.7.2 Ausgleichsfeuchte von Holz im praktischen Gebrauch und Einfluss der Bauteilgeometrie
5.8 Bedeutung der Holzfeuchte
6 Dichte von Holz und Holzwerkstoffen
6.1 Kenngrößen der Dichte
6.1.1 Rohdichte
6.1.2 Darrdichte (Darr-Rohdichte)
6.1.3 Raumdichtezahl
6.1.4 Reindichte
6.1.5 Porenanteil (Hohlraumanteil)
6.1.6 Streudichte/Schüttdichte
6.1.7 Flächenbezogene Masse
6.1.8 Rohdichteprofil senkrecht zur Plattenebene
6.2 Einflüsse auf die Dichte und die Dichteverteilung von Holz und Holzwerkstoffen
6.2.1 Holz
6.2.2 Span- und Faserplatten
6.3 Verfahren zur Dichtebestimmung
6.3.1 Konventionelle Methoden
6.3.2 Dichtebestimmung mittels elektromagnetischer Wellen und anderen Verfahren
6.3.3 Bestimmung des Dichteprofils an Holzwerkstoffen
6.3.4 Bestimmung der Streu- und Schüttdichte von Partikeln
6.3.5 Bestimmung des Porenanteiles und der Porengrößenverteilung in?Holzwerkstoffen
6.4 Einfluss der Dichte auf die Eigenschaften des Holzes
7 Thermische Eigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen
7.1 Wärmeleitfähigkeit
7.2 Spezifische Wärmekapazität
7.3 Temperaturleitfähigkeit
7.4 Wärmeausdehnung
7.5 Brandverhalten
7.5.1 Grundlagen
7.5.2 Brandverhalten
7.6 Einfluss der Temperatur auf die Eigenschaften des Holzes
7.6.1 Kurzzeitige Temperatureinwirkungen
7.6.2 Langzeitige Temperatureinwirkung
7.7 Nutzung thermischer Eigenschaften des Holzes zur Qualitätskontrolle
8 Elektrische Eigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen
8.1 Elektrischer Widerstand und Leitfähigkeit
8.1.1 Kenngrößen
8.1.2 Einflüsse auf den elektrischen Widerstand von Holz
8.1.3 Prüfverfahren und praktische Nutzung
8.2 Dielektrische Eigenschaften
8.2.1 Kenngrößen
8.2.2 Einflüsse auf die Dielektrizitätskonstante von Holz
8.2.3 Prüfverfahren und praktische Nutzung
8.3 Piezoelektrische Eigenschaften
8.3.1 Kenngrößen
8.3.2 Einflüsse auf den Piezomodul von Holz
8.3.3 Prüfverfahren und praktische Nutzung
8.4 Magnetische Eigenschaften
8.5 Elektrostatische Aufladungen
9 Akustische Eigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen
9.1 Übersicht
9.2 Arten und Ausbreitungsformen von Wellen
9.3 Schallgeschwindigkeit
9.3.1 Kenngrößen
9.3.2 Weitere Kenngrößen
9.3.3 Einflüsse auf die Schallgeschwindigkeit
9.3.4 Ausgewählte Gerätesysteme
9.4 Schalldämpfung oder Schallabsorption
9.5 Schalldämmung
9.6 Schallemission
9.6.1 Kenngrößen
9.6.2 Einflüsse auf die Schallemission und praktische Nutzung der Schallemissionsanalyse
9.6.3 Messsysteme zur Schallemissionsanalyse
9.7 Eigenfrequenz und Modalanalyse
9.7.1 Bestimmung des Zug-/Druck-Elastizitätsmoduls
9.7.2 Bestimmung des Biege-Elastizitätsmoduls
9.7.3 Bestimmung des Torsionsmoduls
10 Reibungseigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen
11 Optische Eigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen
11.1 Farbe
11.1.1 Kennwerte der Farbe
11.1.2 Farbänderung
11.2 Sonstige optische Eigenschaften (Tracheideffekt)
11.3 Spektrometrische Eigenschaften
12 Korrosionsverhalten und Alterung von Holz und Holzwerkstoffen
12.1 Übersicht
12.2 Einfluss des Klimas und Bestimmung der Klimabeständigkeit
12.2.1 Holz
12.2.2 Holzwerkstoffe
12.3 Alterung von Holz und Holzwerkstoffen
12.3.1 Vollholz
12.3.2 Holzwerkstoffe
12.4 Einfluss der mechanischen Vorbeanspruchung
12.5 Einfluss aggressiver Medien
12.5.1 Wasser
12.5.2 Chemikalien
12.5.3 Metalle
13 Elastomechanische und inelastische Eigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen
13.1 Übersicht
13.2 Elastische Eigenschaften
13.2.1 Elastizitätsgesetz und Spannungs-Dehnungs-Diagramm (Hookesches Gesetz)
13.2.2 Zur Orthotropie des Holzes und der Holzwerkstoffe
13.2.3 Tensortransformation
13.3 Kenngrößen und deren Messung
13.3.1 Elastizitätsmodul (E-Modul)
13.3.2 Schubmodul
13.3.3 Poissonzahl
13.3.4 Knickung
13.4 Materialkennwerte und Einflussfaktoren
13.4.1 Übersicht
13.4.2 E-Modul und Schubmodul
13.4.3 Poissonzahlen
13.5 Rheologische Eigenschaften
13.5.1 Übersicht
13.5.2 Kriechen
13.5.3 Mechanosorptives Verhalten von Holz
13.5.4 Spannungsrelaxation
13.5.5 Dauerstandfestigkeit
13.5.6 Rheologische Modelle
14 Festigkeitseigenschaften
14.1 Übersicht
14.2 Wirkung wesentlicher Einflussfaktoren
14.2.1 Struktur des Holzes
14.2.2 Klimatische Bedingungen
14.2.3 Alterung
14.2.4 Vorgeschichte des Holzes
14.2.5 Einfluss von Gamma- und Röntgenstrahlung
14.2.6 Prüfmethodik
14.3 Phänomenologische Beschreibung des Bruchverhaltens von Holz und Holzwerkstoffen
14.3.1 Vollholz
14.3.2 Holzwerkstoffe
14.4 Ausgewählte Grundlagen der Bruchmechanik
14.4.1 Übersicht
14.4.2 Prüfmethodik
14.4.3 Materialkennwerte und Einflussfaktoren
14.5 Festigkeitseigenschaften
14.5.1 Übersicht
14.5.2 Plastische Eigenschaften
14.5.3 Zugfestigkeit
14.5.4 Druckfestigkeit
14.5.5 Biegefestigkeit
14.5.6 Scherfestigkeit
14.5.7 Torsionsfestigkeit
14.5.8 Spaltfestigkeit
14.5.9 Nagel- und Schraubenausziehwiderstand
14.5.10 Schlagzähigkeit
14.5.11 Dauerschwingfestigkeit
14.5.12 Härte und Abnutzungswiderstand
14.5.13 Abnutzungswiderstand
15 Neue innovative Prüfverfahren
15.1 Übersicht
15.2 Einfluss der Skalierung auf das Messergebnis
15.3 Bauteilprüfung und biaxiale Belastung
15.4 Messsysteme für Prüfungen im Mikrobereich
15.4.1 Dehnungsmessungen
15.4.2 In-situ-Testversuche mittels Elektronenmikroskop oder unter Stereomikroskop, Mikro-CT oder im Synchrotron
15.4.3 Neutronenradiographie und -tomographie
15.4.4 Sylviscan
15.5 Messsysteme für Prüfungen im Nanobereich und sonstige Methoden
15.5.1 Nanoindentierung
15.5.2 Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA)
15.6 Messsysteme für Messungen im Nanobereich
15.6.1 RAMAN-Spektroskopie
15.6.2 Rasterkraftmikroskopie
16 Spannungen und Verformungen in Holz und Holzwerkstoffen
16.1 Wuchsspannungen im Vollholz, Mikrobrüche durch mechanische Belastung
16.1.1 Frostrisse
16.1.2 Risse infolge von Saugspannungen
16.1.3 Wuchsspannungen
16.1.4 Verformungen durch Zug- und Druckholz
16.1.5 Risse infolge mechanischer Beanspruchung (Sturmschäden)
16.2 Spannungen und Verformungen von Holzwerkstoffen (Eigenspannungen)
16.2.1 Partikelwerkstoffe
16.2.2 Werkstoffe auf Vollholzbasis
16.3 Spannungen durch äußere, klimatische Einflüsse
17 Nutzung holzphysikalischer Eigenschaften zur On-line-Qualitätskontrolle
18 Modellierung von Holz und Holzwerkstoffen: Möglichkeiten und Grenzen
18.1 Vorbemerkungen
18.2 Holz und Holzwerkstoffe
18.2.1 Grenzen der Berechenbarkeit
18.2.2 Vollholz
18.2.3 Holzwerkstoffe
18.3 Durch Feuchtewechsel induzierte Spannungen, Verformungen und Versagensvorgänge
18.3.1 Ausgewählte FE-Modelle für die Spannungsberechnung
18.3.2 Quellung zwischen den Jahrringen
18.3.3 Verformung mehrschichtiger Platten
18.4 Feuchte- und Wärmetransport
19 Verzeichnis wichtiger Kennwerte und Eigenschaften
19.1 Allgemeine Kennwerte und Grundlagen
19.1.1 Nutzungsklassen von Holz nach Eurocode 5/DIN EN 1995-1-1 und Gebrauchsklassen und Dauerhaftigkeitsklassen
19.1.2 Kennzeichnung von Holzwerkstoffen
19.1.3 Brandverhalten von Holz und Holzwerkstoffen
19.1.4 Holzschädlinge
19.2 Eigenschaften von Vollholz
19.2.1 Kennwerte von Holz nach DIN 68364:2005
19.2.2 Eigenschaften von Vollholz
19.2.3 Charakteristische Kennwerte von Vollholz
19.2.4 Güteanforderungen
19.2.5 Güteanforderungen an Baurundholz
19.2.6 Kennwerte von vergütetem Holz
19.2.7 Kennwerte für Quellung und Tränkbarkeit
19.2.8 Eigenschaften verschiedener Rindenarten
19.2.9 Kennwerte für die Berücksichtigung der Belastungsdauer
19.3 Eigenschaften von ausgewählten Holzwerkstoffen
19.4 Prüfverfahren zur Ermittlung ausgewählter Festigkeitseigenschaften
19.5 Dampfdruck und relative Luftfeuchte
19.6 Quellung in Lösungen
20 Verzeichnis ausgewählter Normen, Symbole und weiterführender Literatur
20.1 Normen
20.1.1 Vollholz
20.1.2 Holzwerkstoffe
20.1.3 Verklebung
20.1.4 Holzschutz
20.1.5 Formaldehydbestimmung
20.1.6 Holzbau
20.1.7 Dämmstoffe
20.1.8 WPC
20.2 Wichtige Symbole
20.3 Ausgewählte weiterführende Literatur
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