Simuliranje naprezanja u kutnim spojevima drvenih konstrukcija primjenom metode konačnih elemenata

Using finite element method (FEM) has become wide spread in the field of wood mechanics for analyzing difficult problems instead of conventional methods. The objective of this study is to determine the strength properties of wood corner joints using FEM. For this purpose, diagonal compression and diagonal tension experiments were carried out using dowel, mortise and tenon elements. Corner joints (L-type) were prepared with Scotch pine (Pinus sylvestris L.) and Beech (Fagus orientalis Lipsky) woods. Data obtained experimentally were used in FEM computer modeling to determine structural specifi cations of wood materials. The amount of deformation as a result of compression-tension in the corner joints was determined and then simulated with a computer program using FEM (ANSYS Multiphysics/LS-DYNA). As a result, the amount of deformation obtained from experiments was consistent with the FEM computer modeling with 90 to 97 %. It is suggested that strength properties of joints can be forecast by using FEM computer modeling instead of physical experiments that may cause loss of time, increase of cost and destruction of materials.Za analizu složenih problema u području mehanike drva umjesto konvencionalnih metoda vrlo se često primjenjuje metoda konačnih elemenata (FEM). Cilj istraživanja ovog rada bio je odrediti naprezanja drvenih kutnih spojeva uz pomoć metode konačnih elemenata. Za tu su namjenu provedeni eksperimenti dijagonalnoga tlačnog naprezanja i dijagonalnoga vlačnog naprezanja drvenih spojeva s moždanicima, uz primjenu čepa i rupe. Kutni spojevi (L-tip) pripremljeni su od drva škotskog bora (Pinus sylvestris L.) i bukve (Fagus orientalis Lipsky). Eksperimentalno dobiveni podatci upotrijebljeni su za FEM računalno modeliranje kako bi se utvrdila strukturna obilježja drvnih materijala. Određena je veličina deformacije kutnih spojeva kao posljedica tlačnog naprezanja, a zatim je simulirana primjenom računalnog programa i metode konačnih elemenata (ANSYS Multiphysics/ LS-Dyna). Rezultati su pokazali da veličina deformacije dobivena modeliranjem i primjenom metode konačnih elemenata odgovara veličini deformacije dobivene eksperimentalnim mjerenjem, i to u iznosu 90 – 97 %. Istraživanjem je također utvrđeno da se čvrstoća kutnih spojeva može dobro predvidjeti FEM računalnim modeliranjem umjesto provedbom eksperimenata koji zahtijevaju više vremena, povećane troškove i uništavanje većih količina materijala