木材の破壊理論の確立とそのRBD(信頼性に基づく設計)への応用

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06302069
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 増田 稔 京都大学, 農学部, 教授 (40027165)
• 研究分担者: 祖父江 信夫 静岡大学, 農学部, 教授 (50023495) ; 佐藤 清 三重大学, 教育学部, 教授 (80006444) ; 吉原 浩 東京大学, 農学部, 助手 (30210751) ; 太田 正光 東京大学, 農学部, 助教授 (20126006) ; 三橋 博三 東北大学, 工学部, 教授 (90091751)
• キーワード: 破壊力学 / RBD / 信頼性設計 / 木材 / クライテリオン / 有限要素法 / アコースティック・エミッション / 画像相関法

研究概要

1.材端に切欠きをもつ梁の強度予測を、有限要素法による応力解析と有限小領域破壊基準を用いて行い、実験結果とよい一致の得られることを確認した。またこの解析により有限小領域としては繊維方向に1.5mm×繊維に直角方向に0.2mmが妥当であり、かつせん断の応力-ひずみ曲線はかなり弾塑性に近い非線形性をもつことを画像相関法を用いた観察により明らかにした。またボルト接合における木材での破壊についても同手法により解析し、実験結果とよい一致が得られた(増田)。また、実用的簡易予測法として応力拡大係数Kを用いる予測を試みたが精度よい予測とは言えず今後さらに検討の必要がある(祖父江)。
2.スギ材ラミナを集成することにより強度のばらつきをどの程度小さくすることができるかをモンテカルロ・シミュレーションを用いて予測した。この際、積層接着による補強効果と、圧縮側での塑性を考慮した解析を行うことにより、より適合性の高い予測を行えることを確かめた(三橋)。
3.破壊が起こった後、どのように進展していくかを解析する方法として拡張個別要素法を木材に適用することを試み、まず木材切削に適用した。今後さらに改良すべきところは多いが、破壊過程の解析方法として有効な手段であることを明らかにした(太田)。
4.木材のねじりせん断における塑性挙動とその複合応力における降伏挙動を検討し、Hill型の条件式の方がJenkinのそれよりも適合性がよいことを明らかにした(吉原)。モードI(横引張)、モードII(せん断)の混合モード応力負荷における木材の破壊基準を実験的に検討し、K(応力拡大係数)を用いた破壊基準では一義的な規定は得られないことを明らかにした(佐藤清)。またKがコンパクト引張、3点曲げ、片側クラック引張の3種による違いが少しあることを実験により確かめた(鈴木)。

研究成果

• [文献書誌] 増田稔: "有限小領域平均応力に基づく破壊基準を用いた材端切欠き梁の破壊解析" 京都大学農学部演習林報告. 67. 158-166 (1995)
• [文献書誌] 増田稔: "有限小領域ひずみ破壊クライテリアを用いた木材の破壊力学" 第8回破壊力学シンポジウム(1995.9.26,27)講演論文集. 54-58 (1995)
• [文献書誌] 板垣直行: "スギ集成材の性能設計方法の開発に関する研究(1)-ラミナのヤング係数により設計された集成材の実大試験とシミュレーション-" 日本建築学会東北支部研究発表会要旨集(1995.6). 375-378 (1995)
• [文献書誌] 板垣直行: "スギ集成材の性能設計方法の開発に関する研究(2)-ラミナのヤング係数と,曲げ,引張,圧縮破壊強度の関係-" 日本建築学会大会学術講演梗概集(1995.8). 79- (1995)
• [文献書誌] Masamitsu OHTA: "The Effect of Cutting Speed on the Surface Quality in Wood Cutting -Model Experiments and Simulations by the Extended Distinct Element Method" Proceedings of The 12th International Wood Machining Seminar(1995.10). (1995)
• [文献書誌] Hiroshi YOSHIHARA: "Analysis of the Buckling Stress of an Intermediate Wooden Column by the Tangent Modulus STheory" Mokuzai Gakkaishi. 41(4). 367-372 (1995)
• [文献書誌] Hiroshi YOSHIHARA: "Shear Stress-Shear Strain Relationship of Wood in the Plastic Region" Mokuzai Gakkaishi. 41(6). 529-536 (1995)
• [文献書誌] Hiroshi YOSHIHARA: "Determination of the Shear Stress-Shear Strain Relationship of Wood by Torsion Tests" Mokuzai Gakkaishi. 41(11). 988-993 (1995)
• [文献書誌] 佐藤清: "木材の破壊じん性および機械的性質に及ぼす熱処理の影響" 三重大学教育学部研究紀要 自然科学. 46. 109-112 (1995)
• [文献書誌] 佐藤清: "コンプライアンス法による木材のヤング係数の測定" 三重大学教育学部研究紀要 自然科学. 46. 113-118 (1995)
• [文献書誌] 佐藤清: "複合負荷条件下における木材の破壊" 日本機会学会材料力学部門講演会講演論文集(1995.8.24). Vol.A. 109-110 (1995)
• [文献書誌] 佐藤清: "木材の破壊じん性" 日本機会学会第73回全国大会講演論文集(1995.9.13). Vol.1. 398-399 (1995)
• [文献書誌] 祖父江信夫: "木材の非破壊検査" 非破壊検査. 44(11). (1995)