Celulosa

        Thesis for the degree of Licentiate of Technology, Sundsvall 2008       

FRACTURE PROCESSES IN WOOD CHIPPING
Lisbeth Hellström     Supervisors:  Professor Per Gradin  Professor Torbjörn Carlberg      FSCN ‐ Fibre Science and Communication Network  Department of Natural Sciences, Engineering and Mathematics  Mid Sweden University, SE‐851 70 Sundsvall, Sweden      ISSN 1652‐8948,  Mid Sweden University Licentiate Thesis 32  ISBN 978‐91‐86073‐02‐2       

FSCN
Fibre Science and Communication Network - ett skogsindustriellt forskningscentrum vid Mittuniversitetet

 

 

Akademisk  avhandling  som  med  tillstånd  av  Mittuniversitetet  i  Sundsvall  framläggs  till  offentlig  granskning  för  avläggande  av  teknologie  licentiatexamen fredag ,7:e, november, 2008, klockan 10.15 i sal O 102, Mittuniversitetet Sundsvall.   Seminariet kommer att hållas på svenska.                                 

FRACTURE PROCESSES IN WOOD CHIPPING
Lisbeth Hellström     © Lisbeth Hellström, 2008      FSCN ‐ Fibre Science and Communication Network  Department of Natural Sciences, Engineering and Mathematics  Mid Sweden University, SE‐851 70 Sundsvall  Sweden    Telephone: +46 (0)771‐975 000    Printed by Kopieringen Mittuniversitetet, Sundsvall, Sweden, 2008 

i 

FRACTURE PROCESSES IN WOOD CHIPPING
Lisbeth Hellström   FSCN ‐ Fibre Science and Communication Network, Department of Natural  Sciences, Engineering and Mathematics, Mid Sweden University, SE‐851 70  Sundsvall, Sweden  ISSN 1652‐8948, Mid Sweden University Licentiate Thesis 32; ISBN 978‐91‐86073‐ 02‐2     ABSTRACT
In  both  the  chemical  and  mechanical  pulping  process,  the  logs  are  cut  into  wood chips by a disc chipper before fibre separation. To make the wood chipping  process more efficient, one have to investigate in detail the coupling between the  process  parameters  and  the  quality  of  the  chips.  The  objective  of  this  thesis  is  to  obtain  an  understanding  of  the fundamental  mechanisms  behind  the  creation  of  wood chips.  Both experimental and analytical/numerical approaches have been taken in this  work.  The  experimental  investigations  were  performed  with  an  in‐house  developed equipment and a digital speckle photography equipment.  The  results  from  the  experimental  investigation  showed  that  the  friction  between  the  log  and chipping  tool  is  probably  one  crucial  factor  for  the  chip  formation. Further more it was found that the indentation process is approximately  self‐similar, and that the stress field over the entire crack‐plane is critical for chip  creation.  The  developed  analytical  model  predicts  the  normal  and  shear  strain  distribution.  The  analytical  distributions  are  in  reasonable agreement  with  the  corresponding distributions obtained from a finite element analysis.        Keywords: Wood chipping, Chip formation, Digital Speckle Photography, Friction,  Fracture Processes, Analytical model 

ii 

SAMMANFATTNING
För  både  kemisk  och  mekanisk  pappersmassa  så  tillverkas  flis  av  trädstockar med hjälp av en skivhugg innan fibrerna separeras. För att göra flisningsprocessen  mer effektiv, måste kopplingen mellan processparametrar och fliskvalitet studeras.  Målet  med  denna  avhandling    är  att  ge  fundamental  kunskap  om  mekanismerna  bakom bildandet av träflis.  Både  experimentella  och  analytiska/numeriska  metoder  har  använts  i  detta  arbete.  De  experimentella  undersökningarna  gjordes  med  hjälp  av  en  i  egen utvecklad utrustning och digital speckle fotografering.  Resultaten från den experimentella undersökningen visar att friktionen mellan  stammen  och  flisningsverktyget  har  betydelse  vid  flisning.  Vidare  observerades  det att inträngnings processen är approximativt självlik (self similar) och att det är  spänningsfältet över hela sprickplanet som är kritiskt för bildandet av en flis. Den  utvecklade ...