2020 Fiscal Year Annual Research Report
ねじれたセルロースナノファイバーにおける力学的特質の解明
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19K22335
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
上谷 幸治郎 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (20733306)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 望 名古屋大学, 工学研究科, 特任助教 (00779845)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 構造捻れ / 光弾性係数 / 有限要素法 / 弾性変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、木材由来の結晶性セルロースナノファイバー（CNF）を模擬して結晶断面寸法・捻れ周期・内部座標の捻れ、ならびに最適な直交異方性力学パラメータを与えた極めて長い有限要素モデルを設計し、捻れ構造に起因する弾性変形応答性を検証した。本年度は、モデル端面を固定拘束して他方の端面に湾曲応力を印加する曲げ試験を実施し、捻れ構造が特徴づける変形性を明らかにした。このとき、実験的には分離不可能な2種類の構造要素（外形が捻れている状態を表す「輪郭の捻れ」と、モデル内部の結晶捻れに相当する「内部座標の捻れ」）の有無を意図的に設計した4種類のモデルを用いて、変形に及ぼす効果を詳細に解析した。その結果、内部座標の捻れの有無に関わらず、輪郭捻れを有するモデルでは湾曲変形の方位が荷重方向と一致することが判明し、一方で輪郭捻れが無いモデルでは結晶に由来する直交異方物性によって荷重方向と異なる湾曲変形が発現した。すなわち、「輪郭の捻れ」によってモデルの断面二次モーメントが周期的に変化し、全体の湾曲性が均質化されたと考えられる。この傾向は、昨年度引張試験で明らかになった、輪郭捻れが回転変位の発生要因となり内部座標の捻れがそれを抑制する、という結果と明確に対比され、変形モードに依存して捻れの及ぼす効果が異なることが判明した。しかしいずれの場合も、輪郭捻れと内部座標の捻れが拮抗的に作用しており、捻れモデルにおける弾性変形の不規則性や非線形性を支配することが明らかになった。
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Research Products
(19 results)
