| 研究課題/領域番号 |
19K15319
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
梶川 翔平 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (00772815)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 木質系材料 / 木材 / マルチスケール解析 / 大変形加工 / 仮想材料試験 / 有限要素法（FEM） / 均質化法 / 離散要素法（DEM） / マルチスケール有限要素解析 / 降伏曲面 / 離散要素法 / 降伏条件 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有限要素法 (FEM) による木材の応力解析や，大変形加工の再現は困難である．このような問題を解決するため，本研究では，木材に対して，空隙や年輪などの周期構造を代表体積要素としてモデル化することによって，均質化法に基づくマルチスケールFEM解析を適用し，「(a) 仮想材料試験による簡易的な直交異方性パラメータの取得方法」，および「(b) 木材の空壁構造を考慮した新たな降伏条件式」を検討する．また，圧縮試験やねじり試験などの実験も行い，提案手法の妥当性を検証する．本検討によって，木材の大変形加工を，有限要素解析にて再現するにあたっての基盤を確立する．
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| 研究成果の概要 |
加工技術に関する研究開発においては，数値解析による変形シミュレーションの活用が有用であるものの，木材は複雑な構造を有するため，その変形挙動を高精度に再現可能な数値解析手法は確立されていない．本研究では，木材の変形挙動を再現するため，木材の構造を模擬したモデルを用いて，有限要素法（FEM），均質化法，離散要素法（DEM）による数値解析を行う手法を提案した．実験結果と比較することによって，解析モデルの形状を適正化するとともに，適正化したモデルを用いた解析によって，木材の材料特性の予測や，変形挙動を再現できる可能性を示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，木材の変形挙動を再現可能な数値解析手法を新しく提案し，提案手法によって，木材の材料特性予測や，変形挙動を再現できる可能性を示した．今後，この手法を発展させ，木材加工に関する研究開発に取り入れることによって，研究開発を加速化し，低環境負荷な循環型資源である木材の有効利用の促進が期待できる．さらに，木材の内部構造が変形挙動に及ぼす影響など，これまで明らかになっていなかった学術的な知見も期待できる．
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