| 研究領域 | 植物の力学的最適化戦略に基づくサステナブル構造システムの基盤創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H00369
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
張 景耀 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50546736)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 張力空間構造 / 構造最適化 / 引張あて材 / 成長戦略 / 空間構造 / 最適設計法 / 樹木 / 張力構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
新構法および新素材（structure・構造）の開発により、外部環境を遮断する（function・機能）建築などの人工構造物の巨大化（form・形態）が進んできた。一方で、樹木などの自然構造物も、長い年月をかけて地球環境に適応した進化を成し遂げた。
本研究では、樹木の独特な力学的特性を理解・利用して、多様な形態を実現できる新たな張力空間構造システムを提案する。本研究の成果は、空間構造のブレークスルー的進化に寄与し、その実現のための新素材の開発にもつながると期待される。また、本研究は、成長応力に起因とした樹形進化に対して、構造力学の観点からそのメカニズムの解明に貢献できると考えられる。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、樹木の独特な力学的特性を理解・利用して、多様な形態を実現できる新たな張力空間構造システムを提案する。本研究の成果は、空間構造のブレークスルー的進化に寄与し、その実現のための新素材の開発にもつながると期待される。また、本研究は、圧縮あて材と引張あて材の内部構造と成長応力に起因とした樹形進化に対して、構造力学の観点からそのメカニズムの解明に貢献できると考えられる。2022年度には、以下の成果が得られた。
①スギ幹残留応力の解析値は、実測データと比較して、応力分布の傾向が一致していることを示した。また、木本植物の残留応力より、風荷重に対する抵抗力がわずかしか向上しないため、樹形制御への寄与がより重要ではないかと推測される。
②トラス構造の釣合い行列に対して、特異値分解を行ったうえ、釣合い形状に近いモードのみを考慮することにより、構造最適化の解空間を圧縮する方法を提案した。提案手法によっては、複雑な構造物に対しても効率よく最適解を探索することができる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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