2023 Fiscal Year Annual Research Report
温湿度環境を考慮した木製摩擦接合の解析モデルの提案と長期性評価
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21K05720
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| Research Institution | Toyama Prefectural Agricultural |
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Principal Investigator |
若島 嘉朗 富山県農林水産総合技術センター, 富山県農林水産総合技術センター木材研究所, 副主幹研究員 (10446635)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北守 顕久 大阪産業大学, 工学部, 准教授 (10551400)
松原 独歩 近畿大学, 産業理工学部, 准教授 (10560154)
清水 秀丸 椙山女学園大学, 生活科学部, 講師 (70378917)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 応力緩和 / クリープ / メカノソープティブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、木材締付力を構造利用することの長期的な信頼性を明らかにするため、木材締付力の解析モデルの作成とともに、解析に必要な材料定数を得る各種長期性能評価試験を実施するものである。材料定数として各種環境下における木材のクリープ係数が必要となることから、各機関において室内環境下でスギ材のクリープ試験を実施した。データの取得には各種センサーを用いたが、その中でマイクロメータの値が最も信頼性が高かった。約500日以上の測定結果から、試験初期に大きな含水率変動があった試験体ではその後のクリープも大きい結果となった。一方、恒温恒湿下におけるクリープ試験は、試験室のスペースの都合上難しいため、応力緩和試験の結果から解析モデルを用いて逆算することによってクリープ係数を求めた。温湿度変動化及び一定化のクリープ係数の差異より、湿度変動に伴うメカノソープティブクリープに関する係数を求めた。以上の各係数を解析モデルに適用して、温湿度変動がある室内環境において実施した応力緩和試験の結果を評価した。その結果、解析結果と試験結果はよく一致した。
本解析は、木材を締付けることによって生じる摩擦を利用した接合部への適用を前提としており、締付長さは100mm程度と比較的短い。木材の繊維方向の圧縮は、木材端部に極端に弾性率が小さいダメージゾーンが1mm程度存在し、締付け長さが短いとその影響が大きくなる。そこで、ダメージゾーンのクリープ係数を求める圧縮クリープ試験を実施し、その影響を評価したところ、圧縮長さが半分になるとクリープ係数が1.5倍程度大きくなる可能性が示された。よって、クリープ係数を用いて解析を行う場合は、圧縮長さを考慮したクリープ係数の設定が必要である。
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