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2018 年度 実績報告書

空間周期性の構造安定論的解釈と合理化社会・構造システム設計思想のパラダイムシフト

研究課題

研究課題/領域番号 18H03818
研究機関北海道大学

研究代表者

佐藤 太裕  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00344482)

研究分担者 梅野 宜崇  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (40314231)
井上 昭夫  熊本県立大学, 環境共生学部, 教授 (80304202)
島 弘幸  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40312392)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワード空間周期性 / 構造安定論
研究実績の概要

私たちの身の回りにある自然現象には、数多くの不思議な「空間周期パターン」が何気なく存在する。しかしその何気ない空間周期パターンの発生には、いずれも何らかの合理的意味・力学的必然性があると考えられる。本研究はこの空間周期パターンを形成する性質(=空間周期性)を構造力学・構造安定論的見地から深く洞察し、その存在理由・根源的意味を理論的に解釈するとともに、その新知見を基盤とする従前まで当たり前とされた概念を覆す社会・構造システム設計思想の構築を目的とする。
研究目的を達成するために、5年間の研究計画の初年度である2018年度は研究体制を構築するとともに、研究代表者・分担者間で密な議論を行い以下の空間周期性に関わる構造力学研究を実施し、成果を挙げた。
・竹の節構造の周期性と維管束分布の相互作用による、力学特性向上効果を検証した。
・炭素ナノ材料(カーボンナノチューブ)における周期的な欠陥と強度向上の関係性について数値解析的検討を行い、欠陥が強度上昇につながる可能性があるという新たな知見を得た。
・樹木(樹形)の構造力学的合理性について、新たな研究に着手し、自重に対する応力均一化、振動特性の観点から新たな知見を得た。
上記の研究に加え、柱状節理、車両走行により発生する凹凸路面などの研究も実施し、自然界に広く存在する空間周期性に関わる共通の原理、発生メカニズムの根源に迫ることに取り組んでいる。次年度以降も継続してこれらの研究を実施予定である。

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

初年度に予定通り研究をスタートさせ、いくつかの新たな知見を得るまでに至り、いくつかの内容は外部に論文発表、研究発表をすることができた。このことから上記区分が妥当であると判断した。

今後の研究の推進方策

第2年度も、研究代表者・研究分担者間の密な連携により、初年度研究業績に記載の研究を継続して実施し、空間周期性に関わる現象の理解を深め、新規知見を外部公表していく予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Estimation of culm volume reduction factors in five bamboo species (Phyllostachys spp.)2019

    • 著者名/発表者名
      Inoue, A., Shimada, M., Sato, M. and Shima, H.
    • 雑誌名

      Journal of Forestry Research

      巻: 30 ページ: 2069~2078

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s11676-018-0767-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the atomistic energetics of carbon nanotube collapse from AIREBO potential2019

    • 著者名/発表者名
      Umeno Yoshitaka、Yachi Yu、Sato Motohiro、Shima Hiroyuki
    • 雑誌名

      Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures

      巻: 106 ページ: 319~325

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.physe.2018.08.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flow-Velocity-Dependent Transition of Anisotropic Crack Patterns in CaCO3 Paste2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiba and H. Shima
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 ページ: 024001_1-_5

    • DOI

      10.7566/JPSJ.88.024001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Allometric Equations for Predicting Culm Surface Area of Three Bamboo Species (Phyllostachys spp.)2018

    • 著者名/発表者名
      Inoue Akio、Miyazawa Yoshiyuki、Sato Motohiro、Shima Hiroyuki
    • 雑誌名

      Forests

      巻: 9 ページ: 295~295

    • DOI

      10.3390/f9060295

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Maximum size-density relationship in bamboo forests: Case study of Phyllostachys pubescens forests in Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Inoue Akio、Sato Motohiro、Shima Hiroyuki
    • 雑誌名

      Forest Ecology and Management

      巻: 425 ページ: 138~144

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.05.044

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ocean tide-induced secular variation in the Earth-Moon dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      N. Uchida and H. Shima
    • 雑誌名

      Coupled Systems Mechanics

      巻: 7 ページ: 611-626

    • DOI

      10.12989/csm.2018.7.5.611

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stone-Wales欠陥がカーボンナノチューブの断面座屈挙動に及ぼす影響について2018

    • 著者名/発表者名
      鎌田弥成,谷内 湧,佐藤太裕,島 弘幸,梅野宜崇
    • 雑誌名

      計算工学講演会論文集

      巻: 23 ページ: B-02-04_01-_02

  • [学会発表] 竹の維管束配列と曲げ応力の関係に関する理論的考察2019

    • 著者名/発表者名
      大谷祐貴
    • 学会等名
      土木学会北海道支部平成30年度年次技術研究発表会
  • [学会発表] 竹の維管束分布が円周方向曲げ剛性に与える影響について2018

    • 著者名/発表者名
      亀山侑平
    • 学会等名
      第21回応用力学シンポジウム
  • [学会発表] Stone-Wales欠陥がカーボンナノチューブの断面座屈挙動に及ぼす影響について2018

    • 著者名/発表者名
      鎌田弥成
    • 学会等名
      第23回計算工学講演会
  • [学会発表] 竹の自然美と機能美2018

    • 著者名/発表者名
      島弘幸
    • 学会等名
      第85回形の科学シンポジウム
  • [学会発表] Geometry and order in drying shrinkage cracks of granular paste2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiba
    • 学会等名
      Water on Materials Surface 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Role of rotating tidal waves on coupled dynamics of the Earth-Moon system2018

    • 著者名/発表者名
      N. Uchida
    • 学会等名
      The 2018 World Congress on Advances in Civil, Environmental & Materials Research
    • 国際学会
  • [学会発表] Shaking induces ordered fragmentation of drying paste2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiba
    • 学会等名
      Statistical Mechanics of Soft Matter
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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