Akustične merilne metode v gozdarstvu, lesarstvu in gradnji z lesom

Opis predmeta

Les je naravna ligno-celulozna snov, v tehničnem smislu pa anizotropni polimerni kompozit, s širokim spektrom uporabe. Variabilnost in nehomogenost zgradbe lesa, znotraj in med drevesnimi vrstami, odvisna tudi od socio-fizioloških in drugih zunanjih naravnih dejavnikov, zahteva učinkovito, hitro in neinvazivno merjenje njegovih relevantnih materialnih lastnosti. Potrebe po spremljanju lastnosti lesa segajo od stoječih dreves v gozdnih sestojih, kot tudi pri urbanem drevju, preko predelovalno-obdelovalnih postopkov, vse do končnih izdelkov. Neinvazivne tehnike in metode, zasnovane na osnovi merjenja vibro-mehanskega odziva materiala, predstavljajo objektivno osnovo, ter hitro in učinkovito spremljanje lastnosti materiala, kot tudi monitoringa končnih lesnih in ligno-celuloznih kompozitnih produktov.

Namen predmeta je študentom doktorskega študija predstaviti akustične tehnike in metode, v slušnem, ultrazvočnem ter infrazvočnem področju, ki so na voljo na Oddelku za lesarstvo. Študent bo pridobil pregled ultrazvočnih tehnik, vibro-resonančnih tehnik in tehnik frekvenčnega odziva. Podrobneje se bo seznanil z akustično tomografijo in aplikacijami v gozdarstvu, za oceno kakovosti stoječih dreves in gozdno-lesnih sortimentov, v arboristiki, za evidentiranje notranjih strukturnih anomalij dreves, ter v gradnji z lesom, pri proučevanju nosilnih konstrukcijskih prerezov. Predstavljene bodo metode modalne analize pri vibro-resonančnih tehnikah za proučevanje elastomehanskih lastnosti lesa in lesnih kompozitov, za potrebe zasnove in izdelave lesenih glasbenih inštrumentov ter gradnjo z lesom. Predstavljane bodo ultrazvočne analizne tehnike za potrebe določanja elasto-mehanske anizotropije ter strukturnih anomalij masivnega lesa in lesnih kompozitov. Predstavljene bodo tudi tehnike spremljanja in analize akustične emisije, ki so skupaj z ultrazvočnimi tehnikami še posebej aktualne za monitoring in nadzor konstrukcijskih sklopov pri gradnji z lesom.

Akustične merilne tehnike bodo predstavljene s strani izvajalcev predmeta, ki te metode redno uporabljajo pri svojem raziskovalnem delu. Študent bo v dogovoru z nosilcem predmeta in delovnim/predvidenim mentorjem lahko izbral nekaj relevantnih tehnik in metod, jih teoretično in praktično osvojil ter uporabil na izbranem problemu, ki bo povezan s temo predvidene doktorske disertacije.

Predmet učimo na programih

Cilji in kompetence

Cilj predmeta je seznaniti slušatelje z akustičnimi merilnimi metodami za analizo lesa, lesnih kompozitov in vrednotenje ter monitoring izbranih končnih produktov. Študentom bomo predstavili tako teoretične osnove, kot tudi aplikacije akustičnih merilnih metod v celotni gozdno-lesni verigi. V okviru predmeta se bodo študentje seznanili tako s prednostmi, kot tudi omejitvami posameznih metod.

Kompetence:

Posamezne metode bodo preizkušene na realnem primeru. Te metode bodo študentje sposobni samostojno uporabiti pri nadaljnjem raziskovalnem delu.

Metode poučevanja in učenja

Seminarji (20 ur),

Laboratorijske vaje (15 ur)

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:

Spoznati najpomembnejše akustične merilne metode in tehnike, ki so na voljo za analizo lesa in lignoceluloznih kompozitov, ter uporabne v celotni gozdno-lesni verigi, od stoječih dreves v gozdnih sestojih, tekom predelave in obdelave lesa in lignoceluloznih kompozitov, vse do določanja kakovosti in monitoringa končnih izdelkov.

Refleksija:

Kritično ovrednotiti primernost posamezne akustične merilne metode in tehnike za preverjanje raziskovalnih hipotez in doseganje raziskovalnih ciljev.

Uporaba:

Uporabiti izbrane akustične merilne tehnike in metode na lastnem raziskovalnem problemu in jih preizkusiti na praktičnem primeru v gozdnem sestoju, gozdno-lesnem sortimentu, materialu ali pol-izdelku v predelavi in obdelavi, ali na končnem produktu. Naučiti se izbirati ustrezne metode pri preverjanju raziskovalnih hipotez.

Temeljni viri in literatura

Bucur, V. 2003. Nondestructive Characterization and Imaging of Wood. Springer. Berlin. 354 str.

Bucur, V. 2006. Acoustics of wood. Springer Series in Wood Science. Springer-Verlag, Berlin. 393 str.

Ross, R. 2015. Nondestructive Evaluation of wood. Forest Producty Laboratory, Madison, 169 str.

Študentom bo na razpolago gradivo s predavanj in vaj v elektronski obliki. Gradivo bo objavljeno pred začetkom predavanj na spletni strani. Za izdelavo seminarskih nalog in nadgradnjo razumevanja vsebin bodo študentje uporabili tudi svetovni splet.

Bodi na tekočem

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Tržaška cesta 25, 1000 Ljubljana

E:  dekanat@fe.uni-lj.si T:  01 4768 411