| 研究課題/領域番号 |
18KT0058
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
藤崎 和弘 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90435678)
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| 研究分担者 |
横田 秀夫 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (00261206)
伊藤 大雄 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (00333716)
森 洋 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (20631493)
森谷 慈宙 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (30539870)
田中 紀充 弘前大学, 農学生命科学部, 助教 (40559259)
石田 祐宣 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (60292140)
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| 研究期間 (年度) |
2018-07-18 – 2021-03-31
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| キーワード | 負荷計測 / 果樹栽培 / 雪害 / 農工連携 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、果樹が環境から受ける力学負荷の解析と、折損被害予測、実環境下で樹の変形を長期測定するための計測システムの開発を行う。また、果樹の枝折れ被害が多く発生する融雪期の負荷形態を調査するため、「雪の様態変化」を雪自体の観測のみならず、埋没下にある樹木枝の経時変形計測と幹枝の力学解析を利用することで、逆解析的な観点に基づいて明らかにする。
本期間においては、樹木負荷計測および力学解析として、①栽培されている果実の重量と分布状況から、枝に作用する負荷の予測的解析を行い、枝角度や結実位置と枝基部に作用する負荷の関係を調査した。②枝の大きなたわみ変形を考慮した力学解析プログラムを作成し、実測で得られた枝各部の直径や初期形状といった幾何学的情報に基づいた解析モデルでの変形予測を実現した。③実際におもりを使った負荷試験やたわみの計測を行い、力学解析の精度を評価した。
また、冬期の枝折れ被害の原因となる積雪沈降負荷の解明に向け、④積雪下にて棒状部材に作用する沈降負荷の計測を行い、その負荷に基づいた枝の変形解析を実施した。今期は降雪が少なかったことから、過去の文献を参考に⑤豪雪地における積雪量を想定したときの樹枝ならびに支柱の負荷計算を行い、樹形や支持系の構造が融雪期負荷にどれくらい耐えうるかといった強度評価を実施した。
以上、実際の果樹枝を利用した実験と各種栽培樹形の実形状モデリングに基づいた力学解析を行い、樹枝に作用する果実ならびに積雪負荷と枝変形の関係を示した。本結果は関連の研究会や学会を通じて公開し、果樹栽培者や研究者に広く提示した。
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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
東北地域の農業研究機関との連携活動等を通じ、様々な樹形に基づいた枝の力学モデル化と果実や雪負荷を想定したシミュレーションが実現し、当初予定していた活動範囲を超えて実際の栽培において有益な結果を示せている。今期は前年度以上に実験地の降雪量が少なく、豪雪を想定した雪害の実例調査ができていないため、現状では他地域で計測された雪負荷の文献値を基に解析を行っている。解析結果の精度検証は次年度末に行うか、人工雪や代替モデルによる実験での検証を視野に入れる必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在、積雪寒冷地での果樹栽培に向け様々な耐雪性技術が提案されている。これは樹形のみならず、支柱や吊りといった人工的な支持構造によるものも大きい。今後、より実用的な成果を示すためには、果樹枝のみの力学特性検証だけでなく、支持系との連携が枝負荷の軽減にどの程度貢献するかといったことを定量的に明らかにしていく必要がある。これら支持構造については最適設計の課題になることから、力学解析により適切な支持位置や必要な剛性を明らかにし、実験によりその効果を検証していくこととする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
降雪の遅れや積雪量の低さにより冬期の実験が限定的になった。また、感染症対策により年度末に開催を予定していた学会が中止となったこと、出張自粛によりプロジェクトでの共同実験や会議を延期としたことなどから、当該物品費、旅費、学会参加費を次年度に利用することとした。行動規制が解除され次第、学会等での発表を計画していくが、必要に応じオンライン開催の学会参加も視野に入れた成果公表活動を行う。
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