Technisches Holz nach dem Vorbild der Natur Abschlussbericht

Wood in trees is an anisotropic, highly optimized material. Studies of strength and growth stresses of green wood in combination with macroscopic and microscopic studies of wood anatomy indicated connections which oppose a probably failure of material in supposed weak spots. The interaction between loading in trees, wood anatomy and load controlled stress distribution examine the optimization of the internal structure of trees. Together with the zeroshearstress arrangement of fibres in direction of the grain and the optimum distribution of residual stresses, the internal optimization appears to be an ideal completion to the known external shape optimization of biological load carriers. Nature provides therefore a valuable support to improve the mechanical behaviour of fibre reinforced composites. In case of the understanding of the internal optimization of trees, there was a significant improvement on the notch behaviour of fibre composites through a local approximation of the ideal fibre course that nature serves as a model. (orig.)Das Holz im Baum ist ein anisotroper, hochgradig optimierter Werkstoff. Untersuchungen von Festigkeiten und Wachstumsspannungen von gruenem Holz in Verbindung mit makroskopischen und mikroskopischen holzanatomischen Untersuchungen zeigten Mechanismen auf, die einem moeglichen Materialversagen von Baeumen an vermeintlichen Schwachstellen entgegenwirken. Der Zusammenhang zwischen Belastung im Baum, Holzanatomie und lastabhaengiger Festigkeitsverteilung gibt einen Einblick in die Optimierung der inneren Baumstruktur. Zusammen mit dem schubspannungsfreien Arrangement der Laengsfasern und der optimalen Verteilung von Eigenspannungen stellt die innere Optimierung der Baeume eine ideale Ergaenzung zu der bekannten, aeusseren Gestaltoptimierung von biologischen Krafttraegern dar. Die Natur liefert somit eine wertvolle Hilfestellung zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen. Durch das Verstaendnis der inneren Optimierung von Baeumen konnte das Kerbverhalten von Faser-Kunststoffverbunden, anhand einer lokalen Approximation des optimalen Faserverlaufs nach dem Vorbild der Natur, signifikant verbessert werden. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: ZA 5141(6717) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman