An abstract of the thesis of

particles per strand. A series of duplicate images was used to build each layer. 
The mechanical properties of the strands, determined from previous studies, were 
used as an input in this study. Figure 6.14 shows an uncompacted strand mat 
created by this process.
7.
An MPM simulation was used to compact the strand mat. The individual strands 
were modeled as anisotropic elastic-plastic material (Hill yielding criterion [Hill 
1948]) with work hardening. Figure 6.15 shows a strand mat that has been 
compacted by 40%. During the simulation, the analysis tracked the surfaces 
between the strands and tracked the local grain angles as the strands developed 
undulation. 
8.
Finally, the compacted mats were analyzed using 3D Visualization software 
(Nairn, 2006) and ParaView software (Kitware Inc. 2009) to analyze the mass 
distribution. The density profile map was obtained by dividing nodal mass by cell 
volume (MPM calculated unit cell: 7.9375 mm x 7.9375 mm 0.26666 mm).
For numerical convergence, in this study, the time step is set to 0.4 d/c, where d is 
the minimum dimension of the elements in the background grid and c is the maximum 
wave speed. The 3D mat has 32x32x60 particles (61440 total particles).

---

138 
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
f) 
g) 
h) 
Figure 6.13. Sample images that were used to construct 3D mat; a) to d) are oriented in x-
direction; e) to h) are oriented in y-direction. The gray scale indicated angle of that 
strand. 
6.5.1 Commercial OSB
Figure 6.13 shows sample images that were used to construct the 3D mat. Figure 
6.13a, 6.13b, 6.13c and 6.13d are images used for the face layers. Figure 6.13e, 6.13f, 
6.13g and 6.13h are images used for the core layers. Images of the core layer are obtained 
by rotating images of the face layer by 90 degrees. Figure 6.14 is a sample calculation of 
following the orientation and mat that was prescribed with zero compaction. The gray 
scale represents strand orientation. Figure 6.15 shows a sample simulation of OSB at 40 
percent of compaction. There is more undulating of strands in the core layer as the level 
of compaction increased but it is hard to see in this visualization tool. 

---

139 
Figure 6.14. Sample calculation of commercial OSB at zero percent compaction. 
Figure 6.15. Sample calculation of commercial OSB at 40 percent compaction. 

---

140 
0.58463
0.43877
0.29232
0.14646
0.00
density
Figure 6.16. Across thickness density at 0% compaction.
0.58463
0.43877
0.29232
0.14646
0.00
density
Figure 6.17. Across thickness density at 40% compaction. 

---

141 
Figure 6.16 shows a contour of density section of the panel at 0% compaction. 
The density is lower around the empty areas (no strands). Figure 6.17 shows a contour of 
density for a section of the panel at 40% compaction. As the level of compaction 
increases, the overall density increases. At lower levels of compaction, there is more void 
space and the structure is more opened (see Figure 6.16). At higher levels of compaction, 
there are less void spaces and the structures are denser (see Figure 6.17).
Figure 6.18. Simulated density profile (half) for different levels of compression in 3D.
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-6
-4
-2
0
2
4
6