Zaměření ústavu

Anatomie Dřeva 

Tvorba dřeva a monitoring faktorů prostředí v anatomické stavbě dřeva

Analýza vlivu prostředí na kvalitu dřeva založené na sledování ovlivnění anatomické stavby a xylogeneze (tvorby) dřeva. Hodnoceny jsou anatomické rozměry elementů dřeva, proměnlivost tvorby
dřeva způsobená fluktuací vlhkostního a tepelného režimu na stanovišti a lignifikace dřeva u smrku na časových řadách v oblasti Drahanské vrchoviny (lokalita Rájec) a Moravského krasu (lokalita Křtiny a Rudice) jako modelových území ČR. Plánuje se rozšíření analýz o další dřeviny, zejména dub z oblasti lužního lesa.

Dendrochronologie subfosilních kmenů a recentních stromů a konstrukčních prvků historických staveb

Další zaměření je na dendrochronologickou analýzu archeologických dřev z různých území České republiky, která poskytují informace o proměnlivosti stavby dřeva v souvislosti s globálními klimatickými změnami ve Střední Evropě. Současně jsou budovány vlastní dendrochronologické standardy pro datování dřevěných konstrukčních prvků.

 

Modelování fyzikálních/mechanických jevů

Hlavními prioritami je v oboru modelování fyzikálních a mechanických jevů:

  • tvorba konečně prvkových modelů struktury dřeva na makro, submakro, mikro a submikro měřítkách
  • řešení homogenizační úlohy transformace fyz. mech. parametrů přechodu mezi jednotlivými ěřítky
  • tvorba konečně prvkového elementu dřeva pro různé úrovně omogenizace
  • simulace vzniku a šíření trhlin ve dřevě na mikroskopické úrovni
  • řešení vázaných fyzikálních problémů přenosu tepla, vlhkosti a mechanického namáhání ve dřevě pro různé úrovně homogenizace
  1. Model mechanického chování dřeva – numerická simulace anizotropního chování dřeva při silovém působení, kritéria volby materiálu, optimalizace tvaru a vlastností konstrukčních prvků

    Na základě experimentů je sestavován teoretický model chování dřeva zohledňující anizotropní vlastnosti dřeva. Anizotropní chování je modelováno jak v lineární, tak i nelineární odezvě materiálu na působící statické zatížení. Model dále simuluje výskyt trhlin a je východiskem pro studium lomové mechaniky organických polymerů. Při konečně prvkové numerické simulaci se vychází z náhodně generovaných fyzikálně-mechanických vlastností dřeva s ohledem na
    statistické rozložení těchto dat ve dřevě. Současně se modeluje mechanického chování dřeva na mikroskopické úrovni při statickém zatížení systémem ANSYS. Model řeší problematiku homogenizace a
    transformace fyzikálních a mechanických vlastností dřeva s ohledem na proměnlivé měřítko struktury, od submikroskopické báze po makroskopickou. V průběhu řešení je sestavován konečně prvkový element
    s definicí vnitřní stavby až po nejnižší sledované měřítko.

  2. Simulace a optimalizace pohybu fyzikálních polí ve dřevě na příkladu umělého sušení dřeva

    Na základě zvládnuté teorie nestacionární neisotermické difuse vody a tepla ve dřevě přistupujeme k experimentálnímu ověření rozložení sledovaných fyzikálních polí ve dřevě během umělého sušení na příkladu jednoho tělesa (desky) i skupiny těles (hráň). Cílem je zkoumat ovlivnění jednotlivých těles navzájem přes modifikaci okrajových podmínek na jednotlivých površích těles
    vlivem pozměněného proudění vzduchu. Usilujeme do zapojení v mezinárodním projektu COST společně s DF TU Zvolen.

 

Biomechanika

Hlavní priority v oboru biomechanika stromu:

  • Sledování rozložení vlastností dřeva po výšce a průměru, tvarová a materiálová optimalizace
  • Vliv prostředí na mechanické vlastnosti dřeva se zaměřením na městské prostředí
  • Predikce a zhodnocení rizik selhání stromu v urbanizovaném prostředí
  • Rozvoj přístrojových metod stanovení mechanického chování stromu in situ

Biomechanika stromu – model stability soliterního stromu založený na variabilitě vlastností dřeva

Dynamicky se rozvíjející obor, kde rozvoj do budoucnosti vidíme ve spolupráci se zahraničními partnery (Laboratoire de Rheologie d´Bois v Bordeaux, Francie, The International Society of Arboriculture, USA).
Potřeba být schopen posoudit riziko statického selhání jednotlivého stromu i celého porostu je podle našeho názoru nutná pro všechny obory lesnické a krajinářské. Proto je nutné znát nejen faktory působící na stabilitu stromu, ale také rozdíly v nazírání na stromy městské zeleně, parkové zeleně a lesních porostů.

 

 

Ochrana dřeva

Hlavními prioritami v oboru ochrana dřeva:

Analýza dějů probíhajících při impregnačních aplikacích ochranných látek experimentální ověřování stupně ochrany dřeva v závislosti na různých fyzikálních podmínkách Vazba ochranných
látek ve dřevě a ovlivnění vlastností dřeva chemickou a technologickou
ochranou.

  1. Biologická degradace dřeva – stanovení odolnosti dřeva vůči dřevokazným houbám a účinnosti ochraných látek na dřevo; modifikace vlastností dřeva – ovlivňování vlastností dřeva chemickými a
    technologickými postupy

Aplikovaný výzkum účinnosti a hygienické nezávadnosti ochranných látek na dřevo převážně biologicky degradované. Orientujeme se na spolupráci s praxí, v našem případě výrobce ochranných látek Bochemie, Bohumín. Těžiště výzkumu je viděno v experimentálním stanovení penetrace látek do dřeva a simulace tohoto děje na základě nestacionární propustnosti s přihlédnutím k okrajovým
podmínkám řešení.

 

 

Modifikace vlastností dřeva 

 

Hlavními prioritami je v oboru hydrotermická úprava a modifikace vlastností dřeva:

  • Modelování dějů probíhajících při HUD a modifikování vlastností
  • Experimentální ověřování dějů probíhajících při HUD, výzkum a vývoj vlastních laboratorních a poloprovozních zařízení
  • Vazba chemických látek ve dřevě a ovlivnění vlastností dřeva chemickou a technologickou modifikací vlastností
  • Hygienická nezávadnost ochranných prostředků na dřevo

Simulace a optimalizace pohybu fyzikálních polí ve dřevě na příkladu umělého sušení dřeva

Na základě zvládnuté teorie nestacionární
neisotermické difuse vody a tepla ve dřevě přistupujeme k experimentálnímu ověření rozložení sledovaných fyzikálních polí ve dřevě během umělého sušení na příkladu jednoho tělesa (desky) i skupiny těles (hráň). Cílem je zkoumat ovlivnění jednotlivých těles navzájem přes modifikaci okrajových podmínek na jednotlivých površích těles vlivem pozměněného proudění vzduchu. Usilujeme do zapojení v mezinárodním projektu COST společně s DF TU Zvolen.

 

Dendrochronologie

V posledních dvaceti letech došlo v Evropě ke značnému rozvoji u nás zatím málo známé vědní disciplíny dendrochronologie. Je to metoda datování dřeva založená na měření šířek letokruhů. Umožňuje datovat dřeva z archeologických výzkumů včetně uhlíků, dřevěné prvky historických staveb, především krovů, stejně jako nábytek, dřevěné sochy nebo staré obrazy.

Dendrochronologická laboratoř Ústavu nauky o dřevě byla založena v dubnu roku 1999 Mgr. Jitkou Vrbovou – Dvorskou. Jejím hlavním úkolem je výchova nových studentů. Laboratoř se kromě výuky zabývá odběrem vzorků a jejich datováním, tvoří dendrochronologické standardy a podílí se na dendroekologických aplikacích.

Dále spolupracuje se státními a soukromými institucemi. Spolu s občanským sdružením ARCHAIA se laboratoř podílí na datování archeologických dřev z Brna a jeho okolí. Probíhá i spolupráce se
skanzenem vesnických lidových staveb ve Vysokém Chlumci, Botanickým ústavu AV ČR v Průhonicích s Archeologickým ústavem AV ČR v Brně a Mikulčicích.
Dlouhodobým cílem je kromě pedagogické činnosti vytvářet společně s dalšími dendrochronologickými laboratořemi v ČR Národní dendrochronologické standardy pro ČR a tvořit nové a upravovat starší lokální dendrochronologické křivky. Laboratoř by chtěla svojí činností přispívat k širší dostupnosti této u nás nové vědní disciplíny.