ロールプレス法による木材の横圧縮大変形の機構解明

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前年度までの研究成果から、ロールプレス時に木材に生じるひずみは、ロール径、変形量、材料厚さを元に算出される接触角θとの間に定性的な関係を有し、それに伴うせん断ひずみの発生がロールプレス後の木材の物性に及ぼすことが明らかになった。また、「木材-金属間の摩擦力」が木材の変形挙動に及ぼす独立した因子として見出された。本年度は、ロールプレス時の木材木口面および柾目面の変形挙動をひずみゲージ法および画像解析法を用いて解析し、「摩擦力」および「試験片の木取り」が接触角θに及ぼす影響を検討した。また、結果は以下の通りである。1.圧縮時の摩擦係数が木材の変形挙動に及ぼす影響木材試験片と平板プレス定盤の間の摩擦係数を変化させ、単軸圧縮試験を行った結果、金属の摩擦係数が小さいほど、木材の横方向への伸長が増大し、同ひずみにおける公称応力の値が低下した。ロールプレスを用いた場合は、摩擦係数が小さいほど、木材の表層部に圧縮ひずみが集中した。さらに表層の引張ひずみの増大に伴い、縦割れおよび表面割れの発生頻度が増加した。一方、木材表面の粗度が変形挙動に及ぼす影響はほとんど認められなかった。2.試験片の木取りが圧縮時の変形挙動に及ぼす影響木材の年輪傾角(板目材を0°、柾目材を90°とする)が異なる試験片間において、大変形領域における木材の変形形態の差異が認められた。スギ材の場合、0°〜40°では辷り座屈が、40°〜90°では曲げ座屈が優位に認められ、60°以上では年輪傾角の増加に伴い、座屈変形による晩材-早材界面のはく離が顕著になった。ホオノキ材では、スギ材とは異なり、年輪傾角が0°に近づくほど、曲げ座屈による材料破壊が顕著になった。また、バルサ材では年輪傾角に関わらず、変形形態はほぼ等しかった。このことから、樹種毎の比重、晩材率および放射組織の有無が木材の変形形態に大きな影響を及ぼすことが認められた。