| 研究課題/領域番号 |
17K06638
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
山崎 真理子 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (70346170)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 経年使用木材 / 残存寿命評価 / 疲労試験 / エネルギー解析 / セルロース格子ひずみ |
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| 研究実績の概要 |
伝統的木造建築における代表的な接合部の性能を評価するために，古材を対象とした部分横圧縮疲労試験を行った．これより，木材の疲労性能に及ぼす古材化の影響を調べ，エネルギー論を用いて耐久性を考察した．試験にはヒノキおよびアカマツの新材，アカマツ古材（築300年の古寺院解体材）の無欠点小試験体，およびヒノキ実大材を用いた．また，疲労試験では，繊維と直交方向に圧縮荷重を与えた．試験は荷重制御で行い，負荷波形を三角波，負荷周波数を1Hzとした．ロードセルからの荷重と試験体中央部の変形をセンサイ ンターフェースを介しPCに収録した．
木材に横圧縮を与えた場合，明確な破壊点がないため，代替として静的試験より得られた降伏応力を疲労試験における基準値とした．応力－ひずみ関係の降伏挙動付近で線形部分を0.01ずらした線により降伏応力値σsを求めた．アカマツ新材と古材は比強度と比ヤング率に比較的高い相関が見られたため，これを基に応力レベルを決定した．
実験結果より，特に疲労限度（一般的に疲労限度とは何度繰返しても破壊しない応力振幅）の解析方法を検討し，その値を推定した．解析では，破壊の代替として限界ひずみ値を設定し，その値への到達に要する負荷回数は最大ひずみの経時変化の近似により推定した．推定した到達負荷回数と応力レベルの関係から疲労限度を解析した．その結果，部分横圧縮に対する木材の疲労限度はヒノキ小試験体（64％）＞アカマツ新材（60％）＞アカマツ古材（52％）＞ヒノキ実大材（48％）と推定された．
さらに，古材化が細胞構造の力学挙動に及ぼす影響を調べるため，シンクトロン光を用いたXRD測定を行った．昨年開発した力学負荷装置を用い，2種類の回折法を適用することにより，細胞壁2次壁のS2層とS1およびS3層を分離してそれぞれの層内のセルロースの挙動を測定することに成功した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初計画を基に，疲労試験として新たに古材の横圧縮疲労試験を行い，ひずみ挙動の解析から疲労限度の推定と古材化の影響を明らかにした．また，古材の力学挙動のメカニズムを昭にするために，XRD試験を本格的に開始し，劣化促進試験以外の無処理材の試験を完了した．
これらの成果について，学会発表を行うとともに，学術論文の作成に当たっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究は当初計画通りに進んでいる。
次年度は、古材の曲げ疲労試験、古材化モデル試験である熱処理材の本試験を実施する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初計画から逸脱した経費使用はない。次年度使用が生じたのは，XRD測定の実施が当初計画より若干少なかったためである．次年度はXRD測定を中心に実験を行う予定である．
また，成果発表として，学会発表および論文作成に経費を要する．
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