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雪の力学負荷を考慮した果樹通年保全技術の提案

研究課題

研究課題/領域番号 18KT0058
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 人工物システムの強化
研究機関弘前大学

研究代表者

藤崎 和弘  弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90435678)

研究分担者 横田 秀夫  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (00261206)
伊藤 大雄  弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (00333716)
森 洋  弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (20631493)
森谷 慈宙  弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (30539870)
田中 紀充  弘前大学, 農学生命科学部, 助教 (40559259)
石田 祐宣  弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (60292140)
研究期間 (年度) 2018-07-18 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード力学解析 / 負荷計測 / 果樹栽培 / 雪害 / 農工連携
研究成果の概要

積雪寒冷地での果樹栽培においては、風雨被害のみならず雪害も深刻であり、様々な力学負荷から幹枝の折損を防ぐことが重要である。本研究では曲げ変形理論に基づき、樹枝の大きなたわみを再現可能な力学シミュレーション手法を提案し、変形時のひずみ解析を行った。この解析結果とひずみゲージによる実測に基づいて、樹枝に作用する積雪負荷の作用形態の解析と、様々な荷重が作用した時の折損位置の推定や枝保全技術の最適化を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年の気象変化に伴い、暴風、豪雨に加え、積雪由来の被害が無視できなくなってきている。果樹は毎年の枝剪定により成形されるが、この作業は経験則を基に生産量調整や収穫のしやすさを考慮して実施されることが多い。本研究は枝保全に重要となる力学的視点の知見を提供するものである。特に埋雪状態にある構造物には融雪期に大きな荷重が作用し破損に至ることがある。ここでは変形のシミュレーションと実測により樹枝に作用する雪負荷の可視化を実現した。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Strain analysis of fruit tree branch under large deflection considering flexural deformation characteristics2022

    • 著者名/発表者名
      Kenta Ishii, Kazuhiro Fujisaki, Kazuhiko Sasagawa, Takeshi Moriwaki
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 17 号: 1 ページ: 21-00092-21-00092

    • DOI

      10.1299/jbse.21-00092

    • NAID

      130008139245

    • ISSN
      1880-9863
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 樹枝の曲げ変形計測と力学解析に基づいた融雪期負荷の推定2020

    • 著者名/発表者名
      石井健太,藤崎和弘,笹川和彦,森脇健司
    • 雑誌名

      東北の雪と生活

      巻: 34 ページ: 9-12

    • NAID

      40022197846

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 果実負荷が作用する樹枝の有限要素解析に基づいた枝吊りの負荷軽減効果検証2022

    • 著者名/発表者名
      岩谷隆寿, 藤崎和弘, 笹川和彦
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部 第52回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 果樹枝の大たわみシミュレーションに基づいた曲げ負荷の解析2021

    • 著者名/発表者名
      藤崎和弘, 石井健太, 笹川和彦
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2021材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 曲げ変形解析に基づいた果樹枝の強度評価と折損対策 ~材料力学の観点からみた自然~2021

    • 著者名/発表者名
      藤崎和弘
    • 学会等名
      日本材料学会東北支部 第1回材料工学サマーセミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 変形計測と力学解析に基づいた果樹枝の通年負荷評価2021

    • 著者名/発表者名
      藤崎和弘
    • 学会等名
      令和2年度日本材料学会東北支部材料フォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 果樹枝の曲げ変形解析に基づいた枝吊りの効果検証2021

    • 著者名/発表者名
      藤崎和弘, 太田直樹, 石井健太, 笹川和彦, 森脇健司
    • 学会等名
      日本材料学会 第70期学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 樹枝の曲げ変形計測と力学解析に基づいた融雪期負荷の推定2019

    • 著者名/発表者名
      石井健太,藤崎和弘,笹川和彦,森脇健司
    • 学会等名
      日本雪氷学会東北支部大会研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 果樹枝の曲げひずみ計測に基づいた融雪期負荷評価2019

    • 著者名/発表者名
      石井健太,藤崎和弘,笹川和彦,森脇健司,伊藤大雄
    • 学会等名
      日本雪氷学会雪氷研究大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Stress analysis of fruit tree branch considering flexural deformation characteristics under actual loading2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Ishii, Kazuhiro Fujisaki, Kazuhiko Sasagawa, Takeshi Moriwaki
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 樹枝の大たわみ解析に基づく果樹形の力学特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      藤崎和弘, 石井健太, 笹川和彦, 森脇健司
    • 学会等名
      第32回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 積雪負荷による果樹枝の曲げ変形形態と局所ひずみの分布特性2019

    • 著者名/発表者名
      藤崎 和弘,森脇 健司,笹川 和彦
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会 第50回 応力・ひずみ測定と強度評価シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 結実による負荷を考慮した果樹枝の変形解析2019

    • 著者名/発表者名
      石井 健太,藤崎 和弘,笹川 和彦,森脇 健司
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第49回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-20   更新日: 2023-01-30  

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