2012 Fiscal Year Research-status Report
期待を裏切らない木質製品設計のための不均質異方性湿熱応力理論に関する基礎的研究
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24560108
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
石原 正行 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60283339)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大多尾 義弘 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10275274)
亀尾 佳貴 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60611431)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 連続体力学 |
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| Research Abstract |
本研究は，木質材料を用いた製品の合理的な設計手法の確立を目指して，材料定数の含水率依存性を考慮した不均質異方性体の湿熱応力問題の基礎理論を構築することが目的とし，本年度は以下の成果を得た．
まず，木質材料中の水分が木材実質相では溶解水として，空孔相では蒸気として存在するものとし，さらに，溶解水と蒸気の拡散係数が異なるとして，水分の吸着・溶解を考慮した拡散方程式を構築した．得られた拡散方程式を用いて，最も基本的な例として，帯板における1次元定常湿熱分布を理論解析した．解析結果に対して数値計算を実施することにより，片面で乾燥・常温状態，他面で飽和湿潤・高温状態にある帯板の温度・溶解水・蒸気の分布を定量的に明らかにした．その結果，提案した構成方程式が，温度・湿度間の非線形な連成関係を記述できることが明らかになった．本成果については，次年度開催の国際会議で発表することが決まっているとともに，学術誌への投稿を準備している．
一方，木質材料は生育環境中に力学的刺激を受け材料定数が不均質となり，以後の研究計画においてこの不均質性が必要となることから，木質材料を多孔質体としてモデル化し，多孔質体における湿分の挙動を明らかにした．さらに，力学的刺激によるリモデリング現象（形態再構築）を記述するための数理モデルを開発，数値計算を実行することにより，形態再構築を定量的に明らかにした．これらの成果を国際学会にて発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
水分の吸着・溶解を考慮した木質材料中の拡散方程式が構築でき，温度・湿度間の非線形な連成関係を明らかにしたとともに，木質材料の不均質性解明の基礎データとなるリモデリング現象が明らかになったので，本研究は概ね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
以後は，木質材料（素材）の力学的挙動の解明を目標として，「(1) ひずみ場・湿度場・温度場の連成と異方性を考慮した局所的構成方程式の提案」および「(2) 材料定数の含水率依存性・不均質性が素材の力学的挙動に与える影響の検討」に従事する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度の研究費は，情報収集・成果発表のための国内・外国旅費を中心とし，加えて，成果を学術誌投稿の費用として使用する．
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