| 研究課題/領域番号 |
19K15319
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
梶川 翔平 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (00772815)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 木質系材料 / マルチスケール有限要素解析 / 降伏曲面 / 大変形加工 |
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| 研究実績の概要 |
当初の研究計画に基づき，2019年度はマルチスケール有限要素法（FEM）解析を木材に適用するにあたっての解析モデルを構築するとともに，木材の空隙構造が降伏曲面に及ぼす影響を調査した．主な成果は以下の通りである．
(1) 針葉樹材であるスギ材を対象とし，早材部および晩材部の空隙構造をそれぞれモデル化した．仮道管の形状を，ハニカム構造体としてとらえ，ハニカム構造体の形状を決定するパラメータ（長さl，h，肉厚t，角度θ）を調整することによって，早材部および晩材部をそれぞれ代表体積要素としてモデル化した．
(2) 作成した早材および晩材モデルを用いて，マルチスケールFEM解析による仮想材料試験を実施し，様々な方向のマクロひずみを与えたときの降伏点を調査した．解析によって得られた降伏曲面を，一般的なハニカム材料の降伏条件式にて得られた降伏曲面と比較した結果，早材部については，一般的なハニカム材料の降伏条件とおおよそ一致することがわかった．一方，晩材部については，その形状が一般的なハニカム構造体の正六角形とは大きく異なるため，ハニカム材料の降伏条件と一致せず，それより小さくなる傾向を示した．
(3) マルチスケールFEM解析にて，ハニカム構造の形状パラメータが降伏曲面に及ぼす影響を調査した結果，肉厚tが大きくなると，一般的なハニカム材料の降伏条件とのズレが大きくなる傾向を示した．
(4) 一般的なハニカム材料の降伏条件式において，パラメータである肉厚tおよび角度θを適切に調整すると，晩材の降伏曲面とおおよそ一致した．したがって，針葉樹材の場合，一般的なハニカム構造体の降伏条件式を一部修正することによって，適用できる可能性がある．
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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
当初の研究計画に基づき，針葉樹材を対象として断面の観察結果から，マルチスケールFEM解析のための代表体積要素モデルを構築した．また，マルチスケールFEM解析を用いた仮想材料試験によって，降伏曲面に及ぼす木材空隙形状の影響を調査し，木材に適した降伏条件式提案の目途を得た．上記の通り，おおむね当初の計画通りに進捗していることから，おおむね順調に進展していると判断する．
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| 今後の研究の推進方策 |
2019年度は，主に新たな降伏条件式提案のための検討を中心に進め，既存のハニカム材料の降伏条件式を修正することによって適用できる可能性を得た．一方で，圧縮時における壁部の座屈は考慮されていないため，2020年度は，座屈の影響について検討を進める．さらに，仮想材料試験によって簡易的に直交異方性パラメータを取得するため，木材の圧縮試験に関して，実験とマルチスケールFEM解析結果を比較する．両者の比較から，直交異方性パラメータ取得する方法を検討する．2020年度以降は，解析のみならず，実験による検討も進める必要がある．そのための試験機製作を行うとともに，共同研究先の試験機利用も検討する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
3月に予定されていた出張の多くがキャンセルとなり旅費の支出が減ったことや，当初予定していた論文投稿を完了することができず，2020年度に掲載されることになったため，2019年度に論文投稿料を支払うことがなくなり，次年度使用額が生じた．
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