Research Institute for Sustainable Humanosphere

共同研究

2018(平成30) 年度 生存圏科学 ミッション研究 8

研究課題

摩擦力を利用したインドネシア産ウリン材の新規接合技術の開発

研究組織

 代表者 梶川翔平(電気通信大学大学院情報理工学研究科)
 共同研究者 金山公三(京都大学生存圏研究所)
梅村研二(京都大学生存圏研究所)
田中聡一(京都大学生存圏研究所)
林田元宏((株)林田順平商店)
山名田敬太((株)林田順平商店)
関連ミッション
  • ミッション4 循環材料・環境共生システム

研究概要

インドネシアの熱帯雨林で産出されるウリン材は、高強度かつ耐腐朽性に優れるが,①非効率な製材によって発生した大量の端材が廃棄されていること,および②曲がった材が多いため長尺部材を得られず,利用用途が限定されることが問題である.これは,持続的発展が可能な「生存圏」の構築のためには看過できない問題である.

申請者らは,昨年度にウリン材の有効利用のため,端材の有効利用および部材長尺化に有効な継ぎ手接合技術を提案した.ウリン材は,その高い強度がゆえに,一般的な木材接合法に見られるような複雑な継ぎ手加工が困難である.そこで,継ぎ手加工が単純な相欠き継ぎを採用し(図 1),有限要素解析および実験によって,接合材の曲げ強度と破壊形態を調査した.その結果,継ぎ手形状の単純化によって,接合部における部材同士の接触が不安定となり,応力集中による破壊が生じやすい状態であることがわかった.相欠き継ぎにおいて接合強度のさらなる向上を図るためには,部材同士の接触を安定させ,応力集中部に生じる荷重を分散させることが有効であると考えられる.

そこで,接合材の高強度化を目指すため,図 1に示す部材接触面AおよびBに対して圧縮木材やくさびの挿入を検討する.圧縮木材の回復力やくさびによって,広面積に面圧を付与できれば,部材同士の接触状態が安定するとともに,摩擦力の作用によって接合部に生じる力を分散できる(図 2 b).本研究では,まず接合強度を向上させるにあたって適切な面圧付与の方法を有限要素解析によって検討する.主な検討項目は面圧の大きさ,および面圧を付与する領域である.解析結果を踏まえ,適切な面圧が付与可能な圧縮木材やくさびの形状について検討する.最終的に接合材を作製し,曲げ試験によって接合材の強度を評価することによって,提案手法の有効性を明らかにする.

梶川翔平: 2018(平成30)年度生存圏ミッション研究 図

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2018年8月1日作成

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