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大ひずみ解析からみた木材の加工欠点の生成メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 19K15889
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分40020:木質科学関連
研究機関国立研究開発法人森林研究・整備機構

研究代表者

松田 陽介  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 研究員 (70760867)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード木材切削 / ひずみ / 画像相関法
研究開始時の研究の概要

木材製品の表面は切削加工によって仕上げ、加工欠点がなく平滑であることが望まれる。木材切削では、刃先近傍で大ひずみが生じ切屑が分離するが、この一連の現象が制御されないと加工欠点が生じてしまう。そのため、加工欠点の抑止には、刃先近傍のひずみの把握とその制御が必要である。これまで、応募者は画像相関法(変形前後のデジタル画像からひずみを計算する手法)によって切削時のひずみを測定してきたが、刃先最近傍の領域では測定誤差が大きくなることが判明した。本研究は、大ひずみを解析できる画像相関法プログラムを開発することで刃先最近傍のひずみを測定し、加工欠点抑止のための方策に役立てることを目的とする。

研究成果の概要

木材切削時に刃先近傍で発生する大ひずみは毛羽立ちなどの加工欠点の生成と密接に関係しているため、ひずみの制御は重要である。本研究では、従来の画像相関法では測定の難しかった大ひずみを解析できるようにアルゴリズムを改良し、これまで不明であった刃先近傍の領域の大ひずみを測定した。その結果、切削条件に依存して、切屑の分離や加工欠点の生成の原因となるひずみの種類や大きさが異なることが確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

木材切削時の刃先近傍の大ひずみは切屑の分離や加工欠点の生成と密接に関係している。本研究では、木材切削時に刃先の微小領域で発生する大ひずみを検出する手法を確立した。さらに、切削条件に依存して刃先近傍のひずみの大きさや種類が変化し、加工欠点の発生に影響することを示した。本研究は、加工欠点の少ない高品質な木材製品の生産に役立つ切削工具の設計に貢献するものである。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019

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

  • [雑誌論文] Effect of grain angle on the strain distribution during orthogonal cutting of hinoki (Chamaecyparis obtusa) measured using a digital image correlation method2019

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Yosuke、Fujiwara Yuko、Fujii Yoshihisa
    • 雑誌名

      Journal of Wood Science

      巻: 65 号: 1 ページ: 44-44

    • DOI

      10.1186/s10086-019-1824-2

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 木材切削時に発生する応力・ひずみの測定2019

    • 著者名/発表者名
      松田陽介
    • 雑誌名

      木材工業

      巻: 74 ページ: 260-265

    • NAID

      40021958032

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Relationships Between Chip Formation in Orthogonal Cutting of Hinoki and Strain Near Cutting Edge2019

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Yosuke、Fujiwara Yuko、Fujii Yoshihisa
    • 学会等名
      24th International Wood Machining Seminar
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relationships of Crack Propagation and Stress Intensity Factors in Wood Cutting2019

    • 著者名/発表者名
      Minagawa Masumi、Matsuda Yosuke、Fujiwara Yuko、Fujii Yoshihisa
    • 学会等名
      24th International Wood Machining Seminar
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2022-01-27  

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