The Mechanical Behaviour and Wood Structure Variation in a Growth Increment in Wood of Cryptomeria japonica
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概要
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The effect of wood-structure variation on the mechanical behaviour within growth increments in Sugi (Cryplomeria japonica) wood sample was studied by applying a compressive load parallel to the grain. The stress-strain behaviour and the cell wall deformation show that earlywood acts as a plastic body even under the very low stress, while the deformation of the latewood cell walls is elasticalluyrecoverable at close to the compression ultimate stress. When the load is applied to a wood specimen, the stress induced in growth increments is mainly initiated in the latewood cell wall. In addition, an increase in the stress induced for the latewood portion of a growth increment was correlated with increased proportion of the cell wall substance and a decrease in the microfibrillar angle of the cell wall. The difference of stresses in the cell walls between the latewood and earlywood is greater beyond the stress at the proportional limit. It is apparent that the latewood cell wall performs the function of mechanical support against the load applied. Moreover, the rate of tree growth in diameter affects the stress-resisting function between earlywood and latewood in an increment, when the specimen is compressed. The specific compressive stress varies with the location in a growth increment and shows the maximum value at the transition stage from the earlywood to the latewood. The optimum conditions for mechanical properties may exist at this point.この研究では, スギ材を用いて, 繊維方向に圧縮荷重を加えたとき, 年輪内早材部と晩材部の応力－ひずみ挙動を実験的に明らかにするとともに, 年輪内応力分布への年輪構造の影響を検討した. その結果, 木材が荷重を受けたとき, 年輪内の早材部と晩材部との間に著しく異なる挙動を認めた. すなわち, 早材部仮道管壁が低い応力レベルでも塑性的な挙動を示すのに反して, 晩材部仮道管壁では木材ブロックの破壊直前まで弾性的な挙動を示した. つまり, 小さなミクロフィブリル傾角と大きな細胞壁率をもつ晩材部仮道管壁が, 負荷によって, 早材部仮道管壁よりも主体的に荷重を負担することが判明した. その傾向は, 比例限度以上の大きな応力レベルで著しかった. また, 林木の肥大成長速さの相違が, 年輪内の早材部仮道管壁と晩材部仮道管壁の応力負担分布に影響をもたらした. さらに, 年輪内の部位ごとにもとめた比応力度 (比重を1に換算したときの応力度) の分布において, 早材部仮道管壁と晩材部仮道管壁との境界付近に比応力度の最大値が存在した. 要するに, 木材が荷重を受けたとき, この付近の仮道管壁が最も効率よく力学性を発揮できることが示唆された.
- 2009-01-30
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